Стабилизированный источник питания Советский патент 1989 года по МПК G05F1/569 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания радиоэлектронной аппаратуры

(

Цель изобретения - повьшение надежности и расширение функциональных возможностей путем обеспечения работы в резервированной системе электропитания .

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизированного источника питания.

Источник питания содержит сетевой трансформатор 1, втopичнaiF обмотка 2 которого соединена с входами мостового выпрямителя 3. Регулирующий элемент 4 стабилизатора Напряжения включен в силовую шину и через датчик 5 тока соединен с выходным выводом 6. Другой выходной вывод 7 является общей щиной. Тиристоры 8-10 выпрямителя 3 образуют коммутирующий узел 11, в который также входит ключевой блок 12, вход которого соединен с выходом компаратора 13 максимального уровня, один из входов которого подключен к делителю 14 и 15 источника 16 опорного напряжения, а другой - к первому дополнительному делителю 17 и 18, включенному между выводом 6 и дополнительной общей шиной, к которбй подключены выпрямительные диоды 19-21, другими выводами соединенные с входами вьшрямителя 3, Второй дополнительный делитель 22 и 23 подключен выходом к входу дополнительного усилителя 24 обратной связи по напряжению, который через первый iразделительный диод 25 и резистор 26 подключен к управлянлцему входу регули-. рующего элемента 4

сд |

05

30

Делитель 27 и 28 выходного напряжения включен между выходным выводом 6 и общей шиной 7 о Делитель 29 и 30 источника 16 опорного напряжения подключен к одному из в ходов усилителя 31 обратной связи по напряжению, выход которого через второй разделительный диод 32 и резистор 33 соединен с управляющим входом регулирующего элемента АО Делитель 34-36 источника 16

опорного напряжения подключен одним

выходом к одному входу усилителя 37- 39 обратной связи по току, а выход третьего дополните льного делителя 40 и 41 через третий разделительный диод 42 соединен с вторым выходом делителя 34-36, Выход делителя 43 и 44 источника 16 опорного напряжения подключен к входу компаратора 45 минимального уровня, выход которого и : выход компаратора 13 подключены к . входам узла 46 индикации и сигнализации, который снабжен внешними цепями 47 и 48 для вывода информации Через коммутатор 49 между выходным -выводом регулирующего элемента 4 и дополнительной общей шиной включена под грузка на резисторе 50.

Работа источника питания проис- ;ходит следующим образом.

В составе системы резерви1)ованно- го питания после подачи питающего напряжения на первичные обмотки трансформатора 1 вьтрямленное напряжение вторичных обмоток .2 стабилизируется регулирующим элементом 4 в зависимости от сигналов усилителя 31, основной цепи обратной связи по напряжению,

При чрезмерном уменьшении сопротивления нагрузки посредством воздействия цепи обратной связи по току (датчик 5 рка, усилитель 37) стабилизатор из режима стабилизации напряжения переходит в режим стабилизации тока, а при дальнейшем з еньше- нии сопротивления нагрузки переходит в режим значительного снижения тока через регулирующий элемент 4 под воздействием делителя 40 и 41 с диодом 42 на вход усилителя 37о При этом выходное напряжение снижается и компаратор 45 минимального уровня напряжения вьщает на устройству резервирования через узел 46 сигнал с выхода 47 о занижении выходного напряжения, а световой сигнал с выхода 48 производит индикацию о неисправности

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

При завышении выходного напряжения компаратор 13 максимального уровня напряжения вьщает сигнал на ключевой блок 12, которьй закрывает тиристоры 8-10 Одновременно через узел 46 проходят сигналы 47 и 48 для обеспечения резервирования и шздикацин об имевшем место завышении напряжения.

Перевод источника питания от ра- боты на индивидуальную нагрузку к параллельной работу на общую нагрузку не требует специальных средств. Загруженный в пределах нормы источник питания работает так же, как и на индивидуальную нагрузку„.Но если ток нагрузки доходит до номинального значения и начинает его превьшать, вступает в работу цепь обратной связи по току (датчик 5 тока , усилитель 37) и источник питания переходит в режим стабилизации тока нагрузки. При переходе от режима стабилизации напряжения к режиму стабилизации toKa происходит изменение величины выходйого сопротивления от стремящегося к нулю до стремящегося к бесконечности, в связи с чем уровень его выходного напряжения снижается до уровня напряжения стабилизации второго, параллельно с ним работакядего стабилизированного источника, наиболее близкого по уровню вй1ходного напряжения к первому. Таким образом, первый стабилизированный источник, отдавая в общую нагрузку полный ток, отслеживает заданное напряжение на общей нагрузке. Переход, системы в режим стабилизации тока нагрузки одного из стабилизированных источников не отражается на пульсациях напряжения, заданных на общей нагрузке

После полнойдзагрузки второго стабилизированного источника он также переходит в режим стабилизации тока, и тогда первые два отслеживают уровень напряжения того стабилизированного источника, величина выходного напряжения которого ближе всего к -первым двум.

В стабилизированном источнике, имекяцем собственное напряжение стабилизации (из-за настройки) несколько ниже установившеа-ося на общей нагрузке, по логике пapaллeJfi5Hoй работы стабилизаторов напряжения, усилитель 31 основной цепи обратной связи должен находиться в режиме отсечки Регулирующий элемент 4 должен полностью закрыться и его собственное выходное напряжение должно стать равным нулю, Ко дополнительная цепь обратной связи с усилителем 24 и делителем 22 и 23, который подсоединен к напряжению от дополнительных диодов 19-21, .переводит данный стабилизированный источник в режим стабилизации напряжения, д выставленного при настройке (потенциометром 22) заведомо ниже минималь- но возможного на общей нагрузке,, но не ниже уровня срабатьгоания компаратора 45 минимального уровня напряже- 15 ния. Напряжение, к которому подключен делитель 22 и 23, отделено от напряжения на нагрузке дополнительными диодами 1 9-21, и потому предложенный источник стабилизирует собственный незави- 20 симый уровень выходного напряжения и полностью готов перейти на уровень стабилизации на общей нагрузке, когда другие источники системы полностью нагружены.25

Поскольку предложенный стабилизиу рованный источник остается в режиме стабилизации, автоматическая под- грузка 50 продолжает подгружать источник, облегчая режимы работы его эле- зо ментов, уменьшая изменение тока через регулирующий элемент 4 при переходе в штатный режим стабилизации 1напряжения под нагрузкой и обеспечивая тем .самым повьшение стабильности напряжения на общей нагрузке, ,

Если из-за неисправности источник выдает завьшениое напряжение, то узел 11 отключает его по сигналу компаратора 13 максимального, уровня напряжения, делитель 17 и 18 которого подсоединен к собственному независимому напряжению дополнительного вьшря- мителя с диодами 19-21. Соответственно, через узел 46 выдается сигнал с дд выхода 47 для резервирования и сигнал с выхода 48 индикации неисправности

При другом виде неисправности, кбг- да собственное независимое выходное напряжение стабилизированного источ- jo ника становится ниже уровня срабатывания компаратора 45 минимального уровня напряжения, на узел 46 В1адает- ся напряжение, формирующее с выходов

35

40

менить неисправны : стабялизирсна: .-ы, источник

При уменьшении сопротивления общей нагрузки до короткого замыкания каждьй из параллельно-включенных источников самостоятельно переходит в режим стабилизации (ограничения) тока, а затем, после снижения напряжения на общей нагрузке до опред лен - ной величины, каждый источник переходит в режим уменьшения тока через соб ственный регулирующий элемент под дей ствием дополнительного делителя 40 и 41 с диодом Л2 на вход усилителя 37.

Благодаря введенным средствам улуч шается качество электропитания при динамической нагрузке, так как регули рующие элементы ненагруженных источников при параллельной работе не переходят в режим отсечки, и соответственно отсутствуют резкие изменения режимов работы элементов схемы в мо-- мент наброса нагрузки.

Одновременно появляется возможност применять автоматическую подгрузку, что дополнительно улу 1шает динамическую нестабнльность, облегчает режимы работы элементов схемы и позволяет повысить КПД стабилизатора, 1 ак как можно обойтись без постоянно подсоединенной подгрузки. Применение автоматической подгрузки особенно существенно для некоторых типов стабилизаторов, например с регулирующим элементом в цепи первичной обмотки трансформатора,

В предложенном источнике питания обеспечивается работа всех вгедов защит (от завьшгения выходного напряжения, от перегрузки по току нагрузки, от короткого замыкания нагрузки) как при работе наиндивидуальную нагруз- ку так и при параллельной работе в системе резервированного электропитания на общую нагрузку, что повьша- ет надежность. Наличие в источнике сигн ализации об отклонении собственного выходного напряжения либо выше, либо ниже допустимых уровней : позволяет немедленно обнаруживать неисправность и производить в системе электропитания любой вид резервирова47 и 48 сигналы о неисправности. Сиг- ия. Вследствие того, что одновременнап с выхода 47 может быть использован для вьтолнения любого вида резервирования. Световая индикация с выхода 48 позволяет быстро отыскать и за-«

но производится световая индикация неисправного источника, повьшается надежность системы вторичного электропитания .

д 5 0 5

о

д

o

5

0

менить неисправны : стабялизирсна: .-ы, источник

При уменьшении сопротивления общей нагрузки до короткого замыкания каждьй из параллельно-включенных источников самостоятельно переходит в режим стабилизации (ограничения) тока, а затем, после снижения напряжения на общей нагрузке до опред лен - ной величины, каждый источник переходит в режим уменьшения тока через собственный регулирующий элемент под действием дополнительного делителя 40 и 41 с диодом Л2 на вход усилителя 37.

Благодаря введенным средствам улучшается качество электропитания при динамической нагрузке, так как регулирующие элементы ненагруженных источников при параллельной работе не переходят в режим отсечки, и соответственно отсутствуют резкие изменения режимов работы элементов схемы в мо-- мент наброса нагрузки.

Одновременно появляется возможность применять автоматическую подгрузку, что дополнительно улу 1шает динамическую нестабнльность, облегчает режимы работы элементов схемы и позволяет повысить КПД стабилизатора, 1 ак как можно обойтись без постоянно подсоединенной подгрузки. Применение автоматической подгрузки особенно существенно для некоторых типов стабилизаторов, например с регулирующим элементом в цепи первичной обмотки трансформатора,

В предложенном источнике питания обеспечивается работа всех вгедов защит (от завьшгения выходного напряжения, от перегрузки по току нагрузки, от короткого замыкания нагрузки) как при работе наиндивидуальную нагруз- ку так и при параллельной работе в системе резервированного электропитания на общую нагрузку, что повьша- ет надежность. Наличие в источнике сигн ализации об отклонении собственного выходного напряжения либо выше, либо ниже допустимых уровней : позволяет немедленно обнаруживать неисправность и производить в системе электропитания любой вид резервировано производится световая индикация неисправного источника, повьшается надежность системы вторичного электропитания .

Формула изобретения

Стабилизированньй источник питания, содержащий трансформатор, управляемый мостовой выпрямитель с диодами и тиристорами, подключенный входами к выходной обмотКе трансформатора, выходами - к .силовой и общей шинам, а управляющими эле::тродами тиристоров - к выходам ключевого блока, под- ключенного входом к выходу компаратора максимального уровня, один из взсодов котброго подключен к источнику опорного напряжения,,стабилизатор напряжения с регулирующим элементом, включенным в силовую шину, и с усилителями обратной связи по напряжению .и по току, подключенными выходами к управляющему входу регулирующего элемента, а входами - к источнику оиорно го напряжения, к делител;о вы;х;одного напряжения, включенному между выходным вьшодом и общей шиной, и к датчи- кУ тока, включенному в силовую шину, отличающийся тем, что, с целью поньшения надежности и расширений функциональных возможностей путем обеспечения работы в резервированной системе .электропитания,в него вне ,дёны вьшрямительные диоды, включенные между входами выпрямителя и допол7

нительной общей шиной, дополнительный усилитель обратной связи по напряжению, подключенный выходом к управляющему выводу регулирующего элемента, причем в его выходную цепь и в ана- логичн ую цепь основного усилителя обратной связи по напряжению включены первый и второй разделительные диоды, первый , второй и третий дополнительные делители напряжения, подключенные к выходному выводу, и первый и второй - к дополнительной общей шине, а третий -. к общей шине, компаратор минимального уровня, подключен- ньш одним из входов к источнику опорного напряжения,, а другим вместе с аналогичным входом компаратора максимального уровня-к выходу первого дополнительного делителя, узел индикации и сигнализации, подключенный входами к выходам указанных компараторов, третий разделительный диод, через который выход третьего дополнительного делителя соединен с источ НИКОМ опорного напряжения и входной цепью усилителя обратной связи по то- ку, входы дополнительного усилителя подключены к источнику опорного напря- женил и выходу второго дополнительно - го делителя..

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения работы в резервированной системе электропитания и повышение надежности. При повышении выходного тока последовательно загружаются и переходят в режим стабилизации тока стабилизированные источники питания, включенные параллельно по выходу, при этом выходное напряжение поддерживается на требуемом уровне. Устройство имеет защиты по току и выходному напряжению, а также узел вывода информации о состоянии системы. 1 ил.