Стабилизирующий источник напряжения постоянного тока Советский патент 1989 года по МПК G05F1/573 

4 ел

Од

контроля тока предусмотрен контур, состоящий из датчика 2 тока с резис- тивным шунтом 3 и дифференциальным усилительным каскадом 4 и узла 9 обратной связи по току с цифроаналого- вым преобразователем 10 и усилителем 11. При повреждении в нагрузке второй контур воздействует на первый, обуславливая ограничение тока . Для сокращения переходного процесса при смене режимов в устройство введен узел

сдвига постоянного уровня выходного напряжения усилителя 11, выполненный в виде диода 12, стабилитрона 13 и резистора 14 смещения, соединенного с отрицательным полюсом двухполярно- го источника питания. Этот узел снижает положительный уровень напряжения в контуре стабилизации напряжения, что позволяет уменьшить время изменения выходного сигнала усилителя 1.1. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания систем автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - увеличение быстродействия при переходе из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока. Источник напряжения содержит контур стабилизации (напряжения, в который входят регулирующий .элемент 1 и узел 5 обратной связи по напряжению с цифроаналоговым преобразователем 6 и усилителем 7. Для

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного электропитания систем автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения - увеличение быстродействия при переходе из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока.

На чертеже представлена функцио- нальная схема стабилизирующего источника напряжения постоянного тока.

Устройс во содержит регулирующий элемент 1, датчик 2 тока с резистив- ным шунтом 3 и дифференциальным усилительным каскадом 4, узел 5 обрат- ной связи по напряжению с первым циф- роаналоговым преобразователем 6, первым усилителем 7 и симметрирующим резистором 8, узел 9 обратной связи по току с BTOpbiM цифроаналоговым преобразователем 10 и вторым усилителем 11, вспомогательньш диод 12, вспомо- гательньй стабилитрон 13 и резистор 14 смещения. На схеме также обозначены вьшоды 15 и 16 для подключения потенциальных выводов соответственно первичного источника питания и нагрузки, цифровые магистрали .1 и 18.1-18.П задатчиков кодов соот- ветственно напряжения и тока, отрицательный полюс 19 (-Е) двухполярного источника питания первого 7 и второг 11 усилителей и дифференциального услительного каскада 4. Регулирующий элемент 1 включен последовательно с датчиком 2 тока (последовательно с резистивным шунтцм 3) в силовую шину расположенную между входньм выводом

15 и выходным выводом 16, при этом инвертирующий вход дифференциального усилительного каскада 4 подключен к выходному, выводу 16, а неинвертирующий вход - к выходу регулирующего элемента 1. Сигнальный вход узла 5 обратной связи по напряжению (дополнительный аналоговьй вход первого цифроаналогового преобразователя 6) подключен к выходному выводу 16 и щи- не нулевого потенциала. Сигнальньй вход узла 9 обратной связи по току (дополнительный аналоговый вход второго цифроаналогового преобразователя 10) подключен к выходу датчика 2 тока (к выходу дифференциального усилительного каскада 4). Выходы задатчиков кодов напряжения и тока, выполненные в виде цифровых магистралей 17.1-17.1 и 18.1-18.П, соединены с цифровыми входами соответственно первого 6 и второго 10 цифроана- логовых преобразователей. Анод вспомогательного диода 12 соединен с потенциальным выводом неинвертирующего входа первого усилителя 7. Катод вспомогательного стабилитрона 13 подключен к выходному потенциальному выводу второго усилителя 11. Катод вспомогательного диода 12 и анод .вспомогательного стабилитрона 13 через резистор 14 смещения соединены с отрицательным полюсом 19 двухполярного источника питания. Инвертирующие входы первого 7 и второго 11 усилителей подключены к выходам соответственно первого 6 и второго 7 циф- роаналоговых преобразователей, а выход первого усилителя 7 - к управляющему входу регулирующего элемента 1 .

Устройство работает следукяцим образомо

Режим стабилизации напряжения устанавливается, е;сли ток нагрузки не превышает ток, соответствующий опорному напряжению цифроаналого- вого преобразователя 10 и цифровому слову, переданному по цифровой магистрали 18.1-18.П на цифровые входы второго цифроаналогового преобразователя 10 от задатчика кода тока. При этом уровень сигнала, поступающего от дифференциального усилительного каскада 4 через цифроаналоговьй преобразователь 10 на инвертирующий вхо усилителя 11, не обеспечивает линейный режим работы последнего, вследст вне этого напряжение на выходе усилителя 11 стремится к +ЕП. В этой ситуации диод 12 закрыт и управляемая обратная связь по току не оказь - вает влияния на работу преобразователя код-напряжение, состоящего из узла 5 обратной связи по напряжению и регулирующего элемента 1. Весь преобразователь код-напряжение охвачен цепью обратной связи через до- полнительньй аналоговый вход цифро- аналогового преобразователя 6

Выходное напряжение U g, устройства определяется по формуле

Usux - где UB NfUonfc

N/ NG опорное напряжение цифро- аналогового преобразователя 6 J

количество задействованных двоичных разрядов цифро- аналогового преобразователя 6;

общее количество двоичных разрядов цифроаналогового преобразователя 6, При увеличении тока через нагрузк напряжение на выходе дифференциального усилительного каскада 4 возрастает. При достижении напряжением определенного уровня, соответствующего опорному напряжению.и оп(Ои цифровому слову, переданному по цифровой магистрали 18.1-18.П на цифровые входы цифроаналогового преобразователя 10, усилитель 11 выходит из режима насыще- ния. Дальнейшее увеличение тока нагрузки уменьшает напряжение на выходе

5

0

5

0

5

0

45

50

Ki 55

усшштеля 11 мо тех пор, пока не откроется диод 12. При этом через управляемую обратную связь передается ток от усилителя 11 на неинвертирующий вход усилителя 7, что вызывает уменьшение напряжения Ug, на выходе устройства, а следовательно, и тока нагрузки. Таким образом, устанавливается режим ограничения тока нагрузки.

Ток нагрузки определяется по формуле

т 4i

- вИх /. л. J

где Р - коэффициент передачи дифференциального усилительного каскада 4;

N,0 - количество задействованных двоичных разрядов цифроаналогового преобразователя 10; Njjj- общее количество двоичных разрядов цифроаналогового преобразователя 10; величина сопротивления измерительного шунта 3. Для исключения самовозбуждения в схеме и для получения оптимальных переходных характеристик схемы при переходе из одного режима работы в другой, необходимо выполнить условие С „ С , где С„ - постоянная времени коррекции усилителя 7; f,- постоянная времени коррекции усилителя .11. Переходная характеристика предлагаемого устройства при смене режимов работы выбросов не имеет. Для увеличения быстродействия йри переключении из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока предусмотрен узел сдвига постоянного уровня выходного напряжения усилите- , ля 11, состоящий из стабилитрона 13 и резистора 14 смещения. Этот узел ограничивает положительный уровень напряжения в контуре стабилизации напряжения, что позволяет уменьшить время изменения выходного сигнала усилителя 11о Через резистор 14 смещения может быть подведено напряжение и от внешнего источника, меньшее или равное по абсолютной величине отрицательному напряжению -Ej, двух- полярного источника питания. При подаче положительного потенциала на свободный вьшод резистора 14 смещения данный узел сдвига отключается и время перехода из режима стабили

зации напряжения в режим стабилизау ции тока увеличивается.

Формула изобретения Стабилизиругадий источник напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, включенный последовательно с датчиком тока в одну из силовых шин,расположенных между входными и выходными вьшодами, пред- назначенньми для подключения соответственно первичного источника пита ния и нагрузки, узел обратной связи по напряжению, снабженный первым циф- роаналоговым преобразователем, первым усилителем, и симметрирзпощнм резистором, и подключенньй сигнальным вхо- дбм к выходным выводам, узле обратной связи по току, снабженный вторым циф- роаналоговым преобразователем и вторым усилителем и подключенный сигнальным входом к выходу датчика тока, зада тчики кодов напряжения и тока, выходы которых соединены с цифровыми входами соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей двухполярный источник питания первого и второго усилителей, отличающийся тем, что, с целью уве

0

&

5

0

личения быстродействия при переходе из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока, в него введены вспомогательный диод, вспомогательный стабилитрон и резистор смещения, а цифроаналоговыё преобразователи выполнены с дополнительными аналоговыми входами, причем анод вспомогательного диода соединен с потенциальным выводом неинвёртирующего входа первого усилителя, катод вспомогательного стабилитрона подключен к выходному потенциальному выводу второго усилителя, катод вспомогательного диода и анод вспомогательного стабилитрона через резистор смещения соединены с отрицательным полкг- сом двухполярного источника питания, инвертирующие входы первого и второго усилителей подключены к выходам соответственно первого и второго цифро- аналоговых преобразователей, а выход первого усилителя - к управляющему входу регулирукицего элемента, сигналь- жми входами узлов обратной связи по напряжению и току являются дополнительные аналоговые входы соответственно первого и второго цифроаналого- вых преобразователей.