Стабилизированный источник питания Советский патент 1980 года по МПК G05F1/58 

Изобретение относится к источникам питания устройств автоматики и вычислительной техники, а также может быть использовано для питания различных эле- ктрорадиоустройств. Известны устройства, с помощью ко- торых можно получить стабилизацию напряжения, содержащие выпрямитель, после довательный или параллельный регулирующий элемент, схему сравнения, источник опорного напряжения и усилитель сигнала рассогласования ll м 2 . Однако в широком диапазоне регулиро вания выходного напряжения и большом изменении тока нагрузки стабилизатора с последовательным включением регулирутощего элемента эти устройства малонадеж ны, а с параллельным включением неэкономичны. Наиболее близким техническим решением к предложенному является стабилизированный источник питания, содержащий выпрямитель, выход которого соеди- нен с одним из входов регулирующего элемента, выходкоторого через датчик тока подключен к одному из выходных выводов, датчик напряжения, триггер, которого соединен с соответствующими выходами датчиков тока и напряжения, усилитель, вход которого соединен с выходом блока сравнения, один из входов которого соединен с выходом источника опорного напряжения, блок управления З. Недостатками такого источника являются наличие высокочастотных помех, подавить которые при значительных токах нагрузки довольно сложно, а также отсутствие регулируемой защиты от перенапряжений по выходу при изменении уровня выходного напряжения. Цель изобретения - повышение КПД и надежности источника. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания введены последовательно соединенные Коммутатор вьк.одн;ого напряжения, элемент И, шифратор, блок памяти, и цифровой уп748равляемый трансформатор, коммутатор .уровня защиты, аналоговый ключ и управляемый делитель выходного напряжения, выход которого соединен с другим входом блока сравнения, первый аход управляемого делителя вьсходного напряжения подключен к одному из выходных выводов, второй и третий его входы соединены с выходом элемента И и со входами коммутатора уровня зашиты, выход которого соединен со аходом датчика напряжения, выход триг Гера соединен с первым входом аналогового ключа, второй вход которого подключен к вьгходу усилителя, третий вход - к выхо ду блока управления, а выход аналогового ключа подключен к другому аходу регулирующего элемента, вькод блока управления соединен со входами коммутатора уровня напряжения, входы цифрового управляемого трансформатора подключены к входным выводам, а его выход под1шючен ко входу выпрямителя, На чертеже схематически изображен стаб1шизированный исто1ник питания. Он содержит цифровой управляемый трансформатор 1, блок 2 памяти, шифратор 3, коммутатор 4 уровня напряжения, элемент 5 И, блок 6 управления, выпрямител 7, регулирующий элемент 8, аналоговый ключ 9, коммутатор 1О уровня защиты, датчик 11 тока, триггер 12, датчик 13 напряжения, усилитель 14, управляэмьШ делитель 15 выходного напряжения , блок 16 сравнения, источник 17 опорного напряжения, причем выход выпрямителя 7 соединен с одним из нходов регулирующего элемента В, выход которого через датчик 11тока под1сяючен к выходному выводу, аходы триггера 12 соединены с соответст вующими входами датчиков тока 11 и напряжения 13, вход усилителя 14 соединен с выходом блока 16 сравнения, один из входов которого соединен с выходом источ ника 17 опорного напряжения, выход управляемого делителя 15 выходного напряжения соединен с другим входом блока 16 сравнения, первый входх управляемого делителя 15 выходного напряжения подключен к выходному вьюоду, а вторые нкоды соединены с выходами элемента 5 И и со входами коммутатора 10 уровня защиты, выход которого соединен с другим аходом датчика 13 напряжения, вы.ход триггера 12соединен с первым, аходом аналогового ключа 9, второй аход которого подключен к выходу усилителя 14 а третий вход ,к вьгходу блока 6 управления, соединеннопэ со аходами коммутаггора 4 напряжения. 8 ВХОДЫ цифрового управляемого трансформатора 1 подключены к вьсходным вьшодам. Стабилизированный источник питания работает следующим образом Из блока 6 управления на элемент 5 И поступает сигнал разрещения выбора требуемого уровня выходного напряжения, который одновременно закрьгоает аналого вый ключ 9 и соответственно регулирующий элемент 8, снижая напряжение на вьЬ ходе до кулевого значения. Таким образом, настройка источника питания ведется при отсутствии напряжения на выходе, Однопозиционный код, устанавливаекагй на коммутаторе 4- уровня напряжения, через элемент 5 И поступает на шифратор 3, преобразующий его в двоичный, запоминается в блоке 2 памяти и подключает соответствующие обмотки цифрового управляемого трансформатора 1. На выходе цифрового управляемого трансформатора 1 появляется переменное напряжение требуемой величины, копгорое поступает на выпрямитель 7, обеспечивая М11Нимально необходимую разность потенциалов на регулирующем элементе 8, т.е. осуществляет грубую регулировку выходного напряжения. Точное выходного напряжения обеспечивается цепью обратной связи, состоящей из управляемого делителя 15 выходного напряжения, блока 16 сравнения, усилителя 14 рассогласования и аналогового ключа 9, причем коэффициент делания управляемого делителя 15 выходного напряжения устанавливается коммутатором 4напряжения. Часть выходного напряжения, снимаемого с управляемого делителя 15 выходного напряжения, сравнивается с напряжением источника 17 опорного напряжения. Сигнал рассогласования усиливается усилителем 14 и через аналоговый ключ 9 поступает на регулирующий элемент 8, устанавливая требуемую величину выходного напряжения. Одновременно однопозиционный код выходного напряжения с выходов элемента 5И поступает на коммутатор 10 уровня защитЫ| где выбирается требуемый уровень защиты по напряжению, настраивая соответствуюшим образом датчик 13 напряжвмия на выбранный у ров егоэ защиты. После окончания настройки из блока 6 управления поступает сигнал разрешения работы источника, который закрьтает элемент 5 И, открьшает аналоговый ключ 9 574 и соответственно регупирутоищй элемент .8. На выкоде появляется заданный уровен напряжения. В дальнейшем, независимо от состояния коммутатора 4 выходного напряжения, напряжение на выходе измениться не может, При превышении выходным напряжением установленного уровня защиты датчик 13 напряжения выдает сигнал, устанавливающий триггер 12 в единичное состояние, закрьшается аналоговый ключ 9 и соответ ственно регулирующий элемент 8, напряжение на выходе снижается до нуля. При превыщении током нагрузки величины, определяемой, датчиком 11 тока, на его выходе появляется сигнал, устанавливающий триггер 12 в единичное состояние закрьшается аналоговый ключ 9 и соответ ственно регулирующий элемент 8, напряже ние на выходе снижается до нуля. После устранения перегрузки по напряжению или току триггер возвращается в исходное состояние, на выходе появляется заданное напряжение. Предложенное устройство по сравнению с известными имеет следующие преимущества: повышается КПД источника за счет поддержания минимально возможным напряжения на регулирующем элемента, те самым позволяя производить изменение выходного напряжения в широких пределах; повьииается надежность работы источника за счет введения управляемой зашиты по напряжению, зависимой от задаваемого уровня выходного напряжения; расширяется область применения устройства за счет введения зажиты потребителя от несанкционированных действий оператора; техни ко-экономическая эффективность устройства определяется объемом внедрения .и вытекает из возможных последствий при выходе из строя объектов контроля, запитываемых от источников питания без управляемой защиты по напряжению; экономия от внедрения одного такого уст ройства на предприятии составляет не менее 3 тыс. руб. в год. 8 Формула изобретения СтабилизированньШ источник питания, содержащий выпрямитель, выход которого соединен с одним из в.ходов рэгулир/ющего элемента, выход которого через датчик тока подключен к яз вььходнык вьюодов, датчик напряжения, триггер, входы которого соединены с соответствующими йыходами датчиков тока и напряжения, усилитель, аход которого соединен с выходом блока сравнения, один .из аходов которого соединен с вьгходом источника, опорного напряжения, блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, в него введены последовательно соединенные коммутатор выходного напряжения, элемент И, шифратор, блок памяти и цифровой управляемый трансформатор, коммутатор уровня защиты, аналоговый ключ и управляемый делитель выходного напряжения, вьгеод которого соединен с другим входом блока сравнения, первъШ вход управляемого делителя выходного напряжения подключен к одному из выходных въшодов, второй и третий его входы соединены с выходами элемента И и со входами коммутатора уровня защиты, выход которого соединен со входом датчика напряжения, въгход триггера соединен с первъ1М входом аналогового ключа, второй вход которого подключен к выходу усилителя, третий вход - к выходу блока управления, а вь1ход аналогоЁого ключа подключен к другому входу регулирующего элемента, выход блока управления соединен со входом коммутатора уровня напряжения, входы цифрового управляемого трансформатора подключенъ к аходнъ1М въшодам, а его выход подключен ко входу выпрямителя. :Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР о 158308, кл. G 05 F 1/56, 1962. 2.Авторское свидетельство СССР 275169, кл. (3 05 F 1/56, 1969. 3.Авторское свидетельство СССР 3132О5, кл. G 05 F 1/56,. 1970