Стабилизирующий источник постоянного тока Советский патент 1990 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение КПД.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого стабилизирующего источника постоянного тока.

Устройство содержит cтaбилизиDve- мый сильноточный источник 1 постоянного напряжения с выходными (силовыми) выводами 2 и 3 и измерительными (обратной связи) выводами 4 и 5, операционный усилитель 6, двухполяр- ный слаботочный источник 7 постоянного напряжения, масштабирующий дели тель 8 напряжения с резисторами 9 и 10, аналоговый (например, диодный) элемент ИЛИ 11t пороговый двухполюсник (например, стабилитрон) 12, ре- зистивный датчик 13 тока. На схеме отмечены также выводы 14 и 15 для под ключения нагрузки 16„ Выходной вывод 2 сильноточного источника 1 постоянного напряжения через резистинный датчик 13 тока соединен с выводом 14 для подключения нагрузки, Потенциаль- ный вывод инвертирующего входа операционного усилителя 6 подключен к промежуточному выводу масштабирующего делителя 8 напряжения (к объединенным выводам резисторов 9 и 10), а питающие входы - к соответствующим выходным выводам двухполярного слаботочного источника 7 постоянного на- пряжения связанного общим выводом с выводом 14 для подключения нагрузки. Один из входных выводов элемента ИЛИ 11 соединен с выходным потенциальным выводом операционного усилителя 6, другой входной вывод через пороговый двухполюсник 12 - с выходным выводом 3 сильноточного источника 1 постоянного напряжения и выводом 15 для подключения нагрузки, а выходной вывод подключен к измерительному выводу 5 сильноточного источника 1 постоянного напряжения и первому крайнему выводу масштабирующего делителя 8 напряжения (к соответствую щему выводу резистора Ч). Измеритель

ный вывод 4 сильноточного источника 1 постоянного напряжения и потенциальный вывод неинвертируюшего входа операционного усилителя 6 соединены с выводом 14 для подключения нагруа

ки, Второй крайний вывод масштабирующего делителя 8 напряжения (соответствующий вывод резистора 10) подключен к выходному выводу 2 сильноточного источника 1 постоянного напряжения . ,

Стабилизирующий источник работает следующим образом.

Сильноточный источник 1 постоянного напряжения представлял бы собою ста билиэатор постоянного напряжения, если бы его измерительные выводы 4 и 5 были бы соединены с его силовыми выводами 2 и 3, При этом на его силовых выводах 2 и 3 обеспечивалась бы стабилизация напряжения8 например, на уров

не U,

П HOW

Рассмотрим, как предлагаемое устройство осуществляет стабилизацию тока через нагрузку 16 при ис - пользовании регулируемого сильноточного источника 1 постоянного напряжения с выведенными наружу измерительными выводами 4 и 5.

Выходное напряжение сильноточного источника 1 вызывает протекание тока через последовательно соединенные нагрузку 16 и резкстивный датчик 13 тока. Усиленное операционным усилителем 6 падение напряжения на датчике 13 тока через аналоговый элемент ИЛИ 11 прикладывается к измерительным выводам 4 и 5 сильноточного источ- ,ника 1 Выходное напряжение на выход- (ных выводах 2 и 3 последнего устанавливается таким, при котором напря- жение между измерительными выводами 4 и 5 оказывается -равным напряжению стабилизации П1НОМисточника 1. При этом на датчике 13 тока устанавливается напряжение U |4 9 определяемое как

- Б. IT

р и)ном

кэ

(1)

где Rj, R,0 сопротивление резисторов 9 и 10 масштабирующего делителя 8 напряжения, Напряжение М1НОМ, которое требуется на измерительных выводах 4 и 5 сильноточного источника 1, является величиной стабильной и, по существу, выполняет роль опорного напряжения. Как следует из выражения (1), при стабильных резисторах Rg, R10 масштабирующего делителя 8 напряжения имеет место стабильная величина напряжения на датчике 13 тока0 Следовательно,при выполнении резистивного датчика 13 тока прецизионным выходной ток, про515

текающий через нагрузку 16, будет стабильным,

Двухполярный слаботочный источник 7 постоянного напряжения обеспечивает электропитание операционного уси лителя 6.

При изменении величины нагрузки 16 выходной ток устройства остается неизменным, а выходное напряжение бу дет изменяться пропорционально изменению нагрузочного сопротивления.

При уменьшении сопротивления нагрузки 16 выходное напряжение устройства будет уменьшаться, однако напря- жение на измерительных выводах 4 и 5 сильноточного источника будет остат ваться равным U1HO|UV и, следовательно, выходной ток устройства будет оставаться неизменным,

При увеличении сопротивления нагрузки 16 выходной ток устройства будет оставаться неизменным до тех пор, пока выходное напряжение устройства не увеличится до верхнего порогового значения, при котором пороговый двухполюсник 12 переходит в проводящее состояние. При дальнейшем увеличении сопротивления нагрузки 16 устройство уже не обеспечивает стабилизацию вы- ходного тока, так как на выводах 14 и 15 будет осуществпяться стабилизация напряжения за счет образовавшейся через отпертый стабилитрон 12 новой цепи отрицательной обратной связи. При этом на измерительных выводах 4 и 5 сильноточного источника 1 будет по-прежнему присутствовать напряжение

1НО«л

, а на выводах 14 и 15 установитU

ся напряжение, равное UlHBM+/lUt1 +U(1 , где 3U(1 - прямое падение напряжения на диоде аналогового элемента ИЛИ II, U ,4 - напряжение стабилизации стабилитрона 12. Напряжение на выходе масштабирующего делителя 8 R , /Е HOM оказывается больше напряженияUB3 на резистивном датчике 13 тока, напряжение на выходе усилителя 6 будет отрицательным и соответствующий (нижний на схеме),диод элемента ИЛИ 11 будет заперт0 Цепь отрицательной обратной связи, образованная через операционный усилитель 6, в этом состоянии оказывается разомкнутой. Таким образом, обеспечивается ограничение напряжения сверху на выходе устройства.

Предлагаемое техническое решение позволяет реализовать стабилизирую556

щий источник постоянного тока на базе стабилизатора напряжения без переработки его внутренней структуры, т.е. при использовании извне стабилизатора напряжения, как покупного комплектующего изделия. При этом исключается необходимость дополнительного рассеивания мощности, поскольку не требуется отдельный регулятор.

Формула изобретения

Стабилизирующий источник постоянного тока, содержащий сильноточный источник постоянного напряжения, первый из выходных выводов которого через резистивный датчик тока соединен с первым из выводов для подключения нагрузки, операционный усилитель, потенциальный вывод инвертирующего входа ко торого подключен к промежуточному выводу масштабирующего делителя напряжения, а питающие входы - к соответствующим выходным выводам двухполярного слаботочного источника постоянного напряжения, связанного об 1цим выводом с первым выводом для подключения нагрузки, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повыше-, ния КПД, в него введены аналоговый элемент ИЛИ и пороговый двухполюсник, а сильноточный источник постоянного напряжения выполнен стабилизируемым с выведенными измерительными выводами, причем один из входных выводов элемента ИЛИ соединен с выходным потенциальным выводом операционного усилителя, другой входной вывод через пороговый двухполюсник - с вторым выходным выводом сильноточного источника постоянного напряжения и вторым выводом для подключения нагрузки, а выходной вывод подключен к одному из измерительных выводов сильноточного источника постоянного напряжения и первому крайнему выводу масштабирующего Делителя напряжения, дру гой измерительный вывод сильноточного источника постоянного напряжения и потенциальный вывод неинвертирующего входа операционного усилителя соединены с первым выводом для подключения нагрузки, .а второй крайний вывод масштабирующего целителя напряжения подключен к первому выходному выводу сильноточного источника постоянного напряжения.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение КПД. Предлагаемый источник содержит стабилизируемый сильноточный источник 1 постоянного напряжения с выходными выводами 2, 3 и измерительными выводами 4, 5, операционный усилитель 6, двухполярный слаботочный источник 7 постоянного напряжения, масштабирующий делитель 8 напряжения с резисторами 9, 10, аналоговый элемент ИЛИ 11, пороговый двухполюсник 12, резистивный датчик 13 тока. Стабилизирующий источник тока реализован на базе стабилизатора напряжения без переработки его внутренней структуры, т.е. при использовании извне стабилизатора напряжения как покупного комплектующего изделия. При изменении нагрузки 16 выходной ток устройства остается неизменным, а выходное напряжение изменяется пропорционально изменению нагрузочного сопротивления. При значительном увеличении последнего источник переводится в режим стабилизации напряжения за счет образовавшейся через отпертый стабилитрон 12 новой цепи отрицательной обратной связи. Отсутствие в источнике отдельного регулятора предопределяет снижение энергопотребления. 1 ил.