Двухполярный источник напряжения постоянного тока Советский патент 1988 года по МПК G05F1/56 

: со ел ел

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания систем автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - обеспечение стабильности и равенства выходных напряжений. Основу устройства составляет генератор 2 иьшульсов и индуктивньш накопитель 14, подключаемый к общему источнику 1 питания через управляемые электронные ключи 12 и 13. Накопленная энергия через выпрямительные диоды 15 и 16 поступает на разнополяр- ные выходы. Узел дискретного изменения скважности управляющих импульсов, состоящий из триггеров 3-6, элементов 3 И-НЕ 7-9, элемента НЕ Ю и компаратора 11, следит за величинами выходных напряжений и автоматически поддерживает их путем изменения количества энергии накачки в выходные це- я пи. Дпя устранения разбаланса между вьгходными напряжениями предусмотрены резисторы 17 и 18 и выравнивающие транзисторы 19 и 20. 2 ил. (Л

г /

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализаш и вторичного электроснабжения систем автоматики и вычислительно техники.

Целью изобретения является обеспечения стабильности и равенства .выходных напряжений.

На фиг. 1 представлена функдао- нальная схема описываемого двухпал:яр- ного источника напряжения постоянного тока; на фИг. 2а-з - временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу.

Устройство содержит общий источник 1 питания, генератор 2 импульсов, триггеры 3-6, первьгй 7, второй 8 и третий 9 элементы ЗИ-НЕ, элемент НЕ

10

15

соответственно электронных ключей 12 и 13. Сигнальный вход компаратора 11 включен между одним из выходных выводов, например 24, и ииной нулево го потенпд ала. Коллекторы выравнивающих транзисторов 19 и 20 соединены соответственно с выходными выводами 23 и 24, а эмиттеры - с шиной нулево го потенциала. Резисторы 17 и 18 включены между коллекторами выравнивающих транзисторов 19 и 20 и соединенными между собой базами.

Устройство работает следующим образом.

При возбуждении генератора 2 на прямых и инверсных выходах триггеров 3-6 появляются импудьсы и, Uj, и, 4 s S 6 6 некоторые из ко-10, компаратор 11, электронные (тран-20 торых показаны на фиг. 2 а-а. На вы-30

35

зисторные) ключи 12 и 13, индуктивный накопитель 14, выпрямительные .диоды 15 и 16, резисторы 17 и 18, выравнивающие транзисторы 19 и 20, фи.пьтру1ощие конденсаторы 21 и 22, разнополярные 25 выходные выводы 23 и 24. Выход генератора 2 импульсов соединен со счетным входом триггера 3, последовательно с которым включены триггеры 4-6, образуюгцие в совокупности четырехразрядный асинхронный счетчик.

Электронные ключи 12 и 13 подключены первыми силовыми выводами (эмиттерами) к соответствующим полюсам общего источника 1 питания, один из которых соединен с пиной нулевого потенциала. Индуктивный накопитель 14 установлен между вторыми силовыми выводами (коллекторами) электронных ключей 12 и 13. Вьшрямительные диоды 15 и 16 включены между соответствующими выводами индуктивного накопителя 14 и разнополярными выходными выводами 23 и 24, соединенными через фильтрующие конденсаторы 21 :н 22 с шиной нулевого потенциала. Входы элемента ЗИ-НЕ 7 соединены с прямыми выходами триггеров 3 и 4 и выходом компаратора 11. Входы элементов ЗИ-НЕ 8 подключены к выходу элемента ЗИ-НЕ 7 и инверсным выходам триггеров 5 и 6. Входы элемента ЗИ-НЕ 9 соединены с выходом элемента ЗИ-НЕ 7, инверсным выходом триггера 5 и

прямым выходом триггера 6. Выход элемента ЗИ-НЕ 8 через элемент НЕ 10, а выход элемента ЗИ-НЕ 9 непосредственно подключены к управляющим входам

40

45

50

ходе элемента ЗИ-НЕ 7 в условиях несрабатывания компаратора 11 имеет место положительный сигнал,

С выходов элемента НЕ 10 и элемента ЗИ-НЕ 9 на направляющие входы электронных ключей 2 и 13 поступают импульсы и5 + Ug и И + Ug , изображенные на фиг. 2 ж, сплошными линиями.

В течение первой фазы Заряд, когда электронные ключи 12 и 13 зам- |кнуты, происходит накопление энергии в индуктивном накопителе 14 за счет протекания возрастающего по амплитуде тока.

Во второй фазе Разряд электронный ключ 13 разомкнут, электронный ключ 12 замкнут и энергия с индуктивного накопителя 14 передается на шину положительного вькодного напряжения, т.е. к выходному выводу 24.

В третьей фазе Заряд электронные ключи 12 и -13 замкнуты и индуктивный накопитель 14 вновь накапливает энергию.

В четвертой фазе Разряд электронный ключ 12 разомкнут, электронны ключ 13 замкнут и энергия с индуктивного накопителя 14 передается на шину отрицательного выходного напряжения, т.е. к вых;одному выводу 23.

Частота переключения электронных ключей 12 и 13 определяется работой генератора 2 импульсов.

Для обеспечения стабильности вы-. ходных напряжений при изменении входного напряжения или токов нагрузки служит узел дискретного HTNfeHPtmH

соответственно электронных ключей 12 и 13. Сигнальный вход компаратора 11 включен между одним из выходных выводов, например 24, и ииной нулевого потенпд ала. Коллекторы выравнивающих транзисторов 19 и 20 соединены соответственно с выходными выводами 23 и 24, а эмиттеры - с шиной нулевого потенциала. Резисторы 17 и 18 включены между коллекторами выравнивающих транзисторов 19 и 20 и соединенными между собой базами.

Устройство работает следующим образом.

При возбуждении генератора 2 на прямых и инверсных выходах триггеров 3-6 появляются импудьсы и, Uj, и, 4 s S 6 6 некоторые из ко-торых показаны на фиг. 2 а-а. На вы-0

5

5

0

5

0

ходе элемента ЗИ-НЕ 7 в условиях несрабатывания компаратора 11 имеет место положительный сигнал,

С выходов элемента НЕ 10 и элемента ЗИ-НЕ 9 на направляющие входы электронных ключей 2 и 13 поступают импульсы и5 + Ug и И + Ug , изображенные на фиг. 2 ж, сплошными линиями.

В течение первой фазы Заряд, когда электронные ключи 12 и 13 зам- |кнуты, происходит накопление энергии в индуктивном накопителе 14 за счет протекания возрастающего по амплитуде тока.

Во второй фазе Разряд электронный ключ 13 разомкнут, электронный ключ 12 замкнут и энергия с индуктивного накопителя 14 передается на шину положительного вькодного напряжения, т.е. к выходному выводу 24.

В третьей фазе Заряд электронные ключи 12 и -13 замкнуты и индуктивный накопитель 14 вновь накапливает энергию.

В четвертой фазе Разряд электронный ключ 12 разомкнут, электронный ключ 13 замкнут и энергия с индуктивного накопителя 14 передается на шину отрицательного выходного напряжения, т.е. к вых;одному выводу 23.

Частота переключения электронных ключей 12 и 13 определяется работой генератора 2 импульсов.

Для обеспечения стабильности вы-. ходных напряжений при изменении входного напряжения или токов нагрузки служит узел дискретного HTNfeHPtmH

скважности уп1 авляю 1Шх и п1ульсов, состоящий из триггеров 3-6, элементов ЗИ-НЕ 7-9, элемента НЕ 10 и компаратора 1 1.

При уменьшении выходного напряжения положительной полярности вследствие увеличения тока нагрузки или изменения входного напряжения компаратор 11 вьщает разрешающий сигнал ца соответствующий вхбд элемента ЗИ-НЕ 7, которозш в этом случае начинает вырабатывать импульсы U- (Фиг. 2е). При подведении импульсов U к входам элементов ЗИ-НЕ 8,9 в результате логического взаимодействия с остальными входными импульсами уменьшается длительность фаз Разряд, а длительность фаз Заряд наоборот увеличивается (фиг. 2ж,Л , пунктир) Следовательно, повьшается значение энергии, накапливаемой в индуктивном накопителе 14, и возрастает величина ранее снизившегося напряжения положительной полярности.

Устранения перекоса разнопапярных выходных напряжений осуществляется с помощью резисторов 17 и 18 и выр.ав- нивающих транзисторов 19 и -20. При уменьшении отрицательного выходного напряжения открывается транзистор 20 .и шунтирует выход положительного выходного напряжения, разряжая конденсатор 22 и уменьша.я величину данного выходного напряжения до тех пор, пока раз.ность двух выходных напряжений не станет равной нулю. После этого транзистор 20 закрьшается. При уменьшении положительного напряжения аналогично работает транзистор 19.

Выравнивание выходных напряжений ;устройства уменьшает их величины и тогда начинает работать узел дискретного изменения скважности, ко- торьш поднимает выходные напряжения до номинального значения.

Таким образом, в описьшаемом источнике питания автоматически поддерживаются стабильные и равные по величине напряжения -на выходных выводах при изменении входного напряжения и токов нагрузки.

Ф о р -м у л а изобретения

Д}зухпачяр1 ый источник напряжения постоянного тока, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом первого триггера, два электронных ключа, подключенных первыми силовыми выводами к соответствующим полюсам общего источ0 ника питания, один из которых соединен с шиной нулевого потенциала, ин- дуктивньй накопитель, установленный между вторы ш силовыми выводами электронных ключей, два выпрямитель5 ньгх диода, включенных между соответствующими выводами индуктивного па- копиталя и разнополярными выходными. выводами, соединенными через фильтрующие конденсаторы с шиной нулево0 го потенциала, два резистора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения стабильности и равенства выходных напряжений, в него введены второй, третий и четвертый триг5 геры, три элемента ЗИ-НЕ, -элемент НЕ, компаратор и два выравнивающих транзистора разного типа проводимости, причем второй, третий и четвертый триггеры включены последовательно с

0 первым триггером, входы первого элемента ЗИ-НЕ соединены с прямыми выходами первого и второго триггеров и выходом компаратора, входы второго элемента ЗИ-НЕ подключены к выходу

g первого элемента ЗИ-НЕ и инверсным выходам третьего и четвертого триггеров, входы третьего элемента ЗИ-НЕ соединены с выходом первого элемента 2И-НЕ, инверсным выходом третьего

0 триггера и прямым выходом четвертого триггера, выход второго элемента ЗИ-НЕ через элемент НЕ, а выход третьего элемента ЗИ-НЕ непосредственно подключены к управляюш м входам

5 соответствующих электронных ключей, сигнальный вход компаратора включен между одним из выходных выводов и шиной нулевого потенциала, коллекторы выравнивающих транзисторов сое0 динены с соответствую1 р1ми выходными выводами, а эмиттеры - с шиной нулевого потенциала, резисторы включены между коллекторами вьфавниваю1цих транзисторов и соединенными между

55

собой базами.