Стабилизирующий источник постоянного напряжения Советский патент 1990 года по МПК G05F1/59 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания для контрольно-измерительной аппаратуры.

Цепь изобретения - повшпение надежности работы.

На чертеже представлена функциональная схема стабилизирующего источника постоянного напряжения.

Стабилизирующий источник содержит N каналов стабилизации, один кз которых, основной, включает в себя стабилизатор 1 постоянного напряжения с фиксированным выходным напряжением, три операционных усилителя, основной 2 и дополнительные 3 и 4, электронный ключ 5, резистивный датчик 6 тока и семь резисторов 7-13, при этом стабилизатор 1 и датчик 6 включены последовательно Б силовую

шину, выход стабилизатора 1 через резисторы 7 и 9 соединен с инвертирующим входом усилителя 3, который через резистор 12 соединен с выходом этого усилителя, через резистор 13 соединенного с управляющим входом стабилизатора 1 и выходом усилителя 2, инвертирующий вход которого через резистор 11 подключен к выходному выводу, а через электронный ключ 3 и резистор 10 - к выходу усилителя 4, соединенному через резистор 8 со своим инвертирующим входом и с точкой соединения резисторов 7 и 9, кроме Того неинвертирующие входы усилителей 2, 3 и 4 подключены к общей щине. Стабилизирующий источник содержит также (N-1) вспомогательных каналов, калдый И3| которых включает в себя регулирующий транзистор 14 и резистивный датчик 15 тока, включенные

О)

to

в силовую шину своего канала, и операционный усилитель 16, выход которого соединен с базой регулирующего транзистора 14, инвертирующий вход подключен к точке соединения регулирующего транзистора 14 с датчиком 15, а неинвертирующие входы усилителей 16 всех вспомогательных каналов подключены к выходу стабилизатора 1 основного канала. Датчики 15 свободными выводами соединены с выходным выводом устройства.

Стабилизирующий источник постоянного напряжения работает следующим образом.

При разомкнутом ключе 5 выходное напряжение близко к потенциалу общей щины, так как выходное напряжение усилителя 2 смещается в отрицательную сторону на величинз , обратную собственному напряжению стабилизации стабилизатора 1, т.е.

При замыкании ключа 5 выходное напряжение на выходном выводе определяется выражением

и и --

0 R

ю

где R

(О

t

сопротивления резисторов 10 и 11, т.е. усилитель 4 вьщеляет разность напряжения на управляющем входе стабилизатора 1 с обратным знаком независимо от выходного уровня напряжения о

Протекающий через датчик 6 ток основного стабилизатора 1 создает падение напряжения, которое повторяется повторителями на усилителе 16 и транзисторе 14. Величина тока, протекающего во вспомогательном канале, задается величиной резистора датчика 15 тока канала.

При подключении питающих напряжений на выходе стабилизатора 1 (при условии замьжания ключа 5), действует напряжение, определяемое собственной величиной, выходного напряжения стабилизатора и уровнем напряжения, формируемого усилителем 2.

Выходное напряжение стабилизатора 1 поступает одновременно на неинвертирующие входы операционных усилителей 16 каналов, которые управляют регулирующими транзисторами 14 таким об- 55 разом, чтобы потенциал на змиттерах транзисторов с высокой точностью повторял величину напряжения на входе

0

5

0

5

0

каналов. Оператц онный усилитель 3 основного канала ивертирует напряжение общего вывода стабилизатора и подает его через резистор 9 на вход операционного усилителя 4, где сравнивается с напряжением, задаваемым с выхода стабилизатора 1 На выходе усилителя 4 действует напряжение, равное опорному напряжению или собственному выходному напряжению стабилизатора 1, которое сравнивается в соответствующей фазе с выходным напряжением всего устройства на выходном выводе при помощи резисторов 10 и 11.

При подключении резистора нагрузки (не показан) между выходным выводом и обшей шиной через резистивный датчик 6 тока основного канала протекает часть выходного тока, создавая на нем падение напряжения, которое с высокой точностью и в требуемой пропорции отрабатывается во всех остальных каналах.

Пусть напряжение на выходе стабилизатора 1 относительно его общего выхода , выходное напряжение на выходном вьгооде и, выходной ток Igj сопротивление Rg резисторов датчиков тока в каналах равны. На выходе операционного усилителя 3 напряжение

1о

оз и.

N 6

(1)

35 на выходе операционного усилителя 4

0

5

и

04

оэ()(|) - (.)

13

в

R(0 tit

6 (2)

- сопро.(- |ъ,

где R, R

тивления соответствующих резисторов.

Подставив в (2) выражение (1), получают

и Гп + 1° R II 1 5l2. Б « N б 5rvjR-- R- -(,)-.

- -и,

Условие реализации схемы для 11

5i2.S8 RS ,

R,j R() R

Таким образом, на выходе усштите- ля 4 вьщеляется выходное напряжение

стабилизатора 1 с обратным знаком.

51617427

Принебрегая падением напряженияна лов размещены в цепях с малым уровключе 5 и дифференциальным входнымна- нем пульсаций, а именно на выходах пряжением усилителя 2, которое неканалов,

превышает единиц милливольт, можнозаписать соотношение5

Формула изобретения

ио.а.,„„

Чо

Из этого следует, что выходное на5

Формула изобретения

Стабилизирующий источник постоянного напряжения, содержащий N каналов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания для контрольно-измерительной аппаратуры. Цель изобретения - повышение надежности работы. Устройство содержит основной и N-1 вспомогательных каналов. Благодаря тому, что в основном канале использованы стабилизатор постоянного напряжения с фиксированным выходным напряжением, три операционных усилителя, семь резисторов и электронный ключ, а во вспомогательных каналах инвертирующие входы операционных усилителей подключены к выходам регулирующих транзисторов, а неинвертирующие-к выходу упомянутого стабилизатора, надежность работы устройства повышается. 1 ил.

10

стабилизации, один из которых, основной, включает в себя резистивный датчик тока и операционный усилитель, а (N-1) вспомогательных каналов, включают в себя резистивный датчик тока.

пряжение является линейной функ1Д1ей величины сопротивления R,( резистора.

Если положить, что токи во всех каналах равны, что обеспечивается равенством резисторов датчиков, то падение напряжения на резисторе датчика 6в15 Регулирую1дий транзистор, включенный основном канале равно I./N-Rg, гдемежду выводом для подключения питаN - число каналов стабилизации.ющего источника своего канала и выходСоставляющие тока нагрузки, вьщеля- Ь1м выводом, и операционный усилитель, емые каналами, создают на резисторахпричем первые выводы резистивных датдатчиков тока каналов падения напри- чиков тока всех каналов соединены жения, которые должны с высокой точ-между собой и подключены к одному из

ностью соответствовать падению напря-выходных выводов, а операционные усижения на резисторе датчика 5 основного лители вспомогательных каналов выхо- канала. Защиту устройства от пере-дами подключены к базам регулирующих

25 транзисторов своих каналов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы,в основной канал введены стабилизатор постоянного напряжения с фиксированным выходным напряжением,семь резисторов, электронный ключ и два дополнительных операционных усилителя, при этом стабилизатор постоянного напряжения включен между выводом для подключения

грузок по току и коротких замыканий на выходе можно осуществить при помощи основного канала, в котором можно использовать серийкьш интегральный стабилизатор типа 142 F.H5 на выходное напряжение 5В и ток нагрузки до ЗА. Этот стабилизатор имеет встроенную электронную систему защиты, основанную на ограничении тока перегрузки, и тепловую защиту, обеспечивающую ограничение рассеиваемой мощности. Поскольку остальные каналы лишь повторяют действия основного, то ограничение тока основного канала приводит к ограничению токов в остальных каналах.

Таким образом, предлагаемый стабилизирующий источник позволяет обеспечить выходную мощность основного канала путем подключения параллельных каналов. Кроме того, электронные включение и выключение, обеспечиваемые ключом 5 и усилителями 2, 3 и 4 с соответствующими резисторами 6-13, а также вьщеление опорного напряжения из напряжения стабилизатора 1 делает устройство логически завершенным, позволяет непосредственно соединять каналы по постоянному току, расширяя возможности источника по току нагрузки, что обеспечивается усилителями 16 и транзисторами 14, работающими от резис- тивного датчика 6 основного канала; резнстивные датчики тока других кана30

35

питающего источника основного канала

и вторым выводом резистивного датчика тока основного канала, который соединен с неинвертирующими входами операционных усилителей вспомогательных

д0 каналов и с первым выводом первого резистора, второй вьшод которого подключен к первым выводам второго и третьего резисторов и инвертирующему входу первого дополнительного операдс ционного усилителя, выход которого соединен с вторым выводом второго резистора и первым выводом четвертого резистора, второй вьшрд которого через электронный ключ подключен к

0 инвертирующему входу основного операционного усилителя и первому выводу пятого резистора, второй вьшод которого подключен к точке соединения первых выводов резистивных датчиков тока всех каналов, инвертирующий вход второго дополнительного операционного усилителя подключен к втором выводу третьего резистора и первому вьгооду шестого резистора, второй вывод кото-

55

стабилизации, один из которых, основной, включает в себя резистивный датчик тока и операционный усилитель, а (N-1) вспомогательных каналов, включают в себя резистивный датчик тока.

Регулирую1дий транзистор, включенный между выводом для подключения пита25

30

питающего источника основного канала

и вторым выводом резистивного датчика тока основного канала, который соединен с неинвертирующими входами операционных усилителей вспомогательных

каналов и с первым выводом первого резистора, второй вьшод которого подключен к первым выводам второго и третьего резисторов и инвертирующему входу первого дополнительного операционного усилителя, выход которого соединен с вторым выводом второго резистора и первым выводом четвертого резистора, второй вьшрд которого через электронный ключ подключен к

инвертирующему входу основного операционного усилителя и первому выводу пятого резистора, второй вьшод которого подключен к точке соединения первых выводов резистивных датчиков тока всех каналов, инвертирующий вход второго дополнительного операционного усилителя подключен к втором выводу третьего резистора и первому вьгооду шестого резистора, второй вывод кото-

рого подключен к выходу этого же опе- рациоиного усилителя и к первому выводу седьмого резистора, вторым выводом соединенного с управляющим входом стабилизатора постоянного напряжения и выходом основного операционного усилителя, кроме того,, неинвертирующие входы основного и дйух дополнительных операционных усилителей основного канала соединены с общей шиной, а инвертирующие входы операционных усилителей вспомогательных каналов соединены с вторыми вьгаодами ре зистивных датчиков тока своих каналов.