Система электропитания постоянного напряжения Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к стабилизированным источникам питания и может использоваться в полупроводниковых стабилизаторах импульсного аейстБИЯ, работающих при больших токах нагрузки. Известна система электропитания постоянного напряжения, в которой параллел но основному регулятору введен ряд анало гичных регуляторов, соединенных между собой по цепям управления через фазосдви гакялие устройства IJ . Недостатком этого устройства является критичность к технологическому разбро су параметров элементов и их температур ным изменениям, что приводит к неравномерному распределению мощности между параллельно работающими регуляторами. Кроме того, эти системы не работоспособ ны при питании его фаз от нескольких первичных источников с различными выходными напряжениями. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является система электропитания постоянного напряжения, содерх-сащая П источников питания, имевзщих общую шину, соединенную с одним из выводов для подключения нагрузки, П силовых ячеек, каждая И|3 которых состоит из датчика тока, регулирующего элемента, силовая цепь крторого включена между выводом одного из Y источников лШтания и выводом для подключения нагрузки, блока управления регулирующим элементом, соединенного с выводом усилителя отклонения напряжения, усилителя отконения тока с резистором управления, узел зада- . ния напряжения на нагрузке и цепь уравнивания тока между силовыми ячейками L2J. Недостатком этой системы является критичность к технологическому разбросу параметров элементов и их температурным изменениям, что приводит к неравномерному распределению токов между параллельно работанздими регулирующими элементами-, а при работе указанных регулирующих элементов в импульсном режиме - к увеличению пульсации выходного напряжения. Кроме того не обеспечена работоспособность системы при подключении ее параллельных цепей к нескольким источникам питания с различными уровнями напряжений, а также не обеспечена регулировка выходного напряжения параллельно включенных ячеек без дополнительных подстроечных операций. Цель изобретения - упрощение настройки при сохранении точности распределения токов мс-:жду силовыми ячейками с импульсным регулированием. Цель достигается тем, что в системе электропитания постоянного напряжения, содержащей h источников питания, имеющих общую шину, соединенную с одним из выводов Д71Я подключения нагрузки, И силовых ячеек, каждая из которых состоит из датчика тока, регулирующего элемента, силовая цепь которого включена между другим выводом соответствующего из Н источников питания и выводом для подклю чения нагрузки, блока управления регулирующим элементом, соединенного с выходом усилителя отклонения напряжения, усилителя отклонения тока с резистором управления, узел задания напряжения на нагрузке и цепь уравнивания тока между силовыми ячейками, оба входа усилителя отклонения.тока каждой силовой ячейки подключены параллельно.резистору управления, который соединен последовательно с датчиком тока .и включен в указанную цепь уравнивания тока, выход усилителя уравнивания тока соединен с общей шиной через первый введенный потенциометр средний вывод которого соединен с одним из входов усилителя отклонения напряжения, второй вход которого соединен со вторыми входами усилителей отклонения напряжения других силовых ячеек и с цепью задания напряжения на выводах для подключения нагрузки; цепь задания напря жения на нагрузке выполнена на базе параметрическог.о стабилизатора напряжения . На чертеже приведена схема системы электропитания постоянного напряжения. Стабилизатор питается от И источников 1 постоянногоНапряжения ( fi - числ параллельно работающих источников), ра. ботает на .нагрузку 2 и состоит из многофазного задающего генератора 3 с вы ходами 4, потенциометра 5, стабилитрона 6, балластного резистор 7, образующих узел 8 задания напряжения на выходах для подключения нагрузки И силовых ячеек 9, каждая из которых содержит уси литель 10 отклонения тока с резисторами 11, 12 и 13, усилитель 14 отклонения напряжения с резисторами 15 и 16, датчика 17 тока, резистор 18 управления, потенциометр 19, широтно-импульсный модулятор 20, регулирующий элемент 21 (транзистор) с фильтром, конденсатор 22 и 23. Источник 1 и нагрузка 2 имеют одну общую шину, другая шина источников 1 подключена к нагрузке через силовые ячейки 9, в каждой из которых выход усилителя 10 отклонения напряжения подключен к широтно-импульсному модулятору 20, на второй вход которого подается сигнал синхронизации с многофазного задагацего генератора 3, выходные сигналы 4 которого имеют сдвиг по фазе. Выход широтно-импульсного модулятора 2О подсоединен -к регулирующему элементу 21 с фильтром, которые подключены к нагрузке 2 через датчик 17 тока. Общая точка соединения резисторов 18 управления подключена к одному из входов каждого из усилителей 10 отклонения тока, другие выводы резисторов 18 управления подключены к точке соединения датчика 17 тока и другого входа усилителя 10 отклонения тока. Многофазный импульсный, стабилизатор работает следующим образом.В установившемся режиме многофазный генератор 3 подает с выходов 4 сдвй нутые по фазе управляющие напряжения на широтно-импульсные модуляторы 2 О силовых ячеек 9, что позволяет производить коммутацию регулирующих элементов не одновременно, а с некоторым требуемым сдвигом по фазе. При изменении напряжения на нагрузке 2 по каким-либо причинам но при сохранении токов ячеек равными, на входе, усилителей 14 отклонения появляется сигнал рассогласования относительно опорного напряжения, задаваемого потенциометром 5. Это приводит к такому отклонению выходных напряжений усилителей 14, чтобы широтно-импульсные модуляторы 20 изменили коэффициенты заполнения импульсов и тем самым восстановили заданный уровень выходного напряжения на нагрузке 2. При равных токах в силовых ячейках 9 на датчиках 17, которые выбираются равной величины, создаются одинаковые падениянапряжений, что обеспечивает одилаковые потенциалы на резисторах 18 уп.равления и равенство нулю сигналов уп- раБпения на входах усилителей отклонения тока. В этом случае усилители 10 не ока зывают влияния на работу сиповых ячеек. Величины коэффщиенгов заполнения импульсов широтно-импульсных модуляторов и, следовательно, режим работы силовых ячеек определяются только усилителями отклонения напряжения 14. При увеличении (уменьшении) тока какой-либо ячейки от уровня тока, который она должна отдавать в общую нагрузку, падение напряжения на резиртивном датчике 7 данной силовой ячейки увеличится (уменьшится) относительно потенциала общей точки резисторов 18, что приведет к протеканию через него тока. Падение напряжения на резисторе 18 управления уси ливается усилителем 10 отклонения тока л через потенциометр 19 передается на вход усилителя 14 отклонения напряжения Выходной сигнал этого усилителя вызывает изменение коэффициента заполнения пм пульсов широтно-импульсного модулятора 2О таким образом, чтобы ликвидировать отклонение тока данной силовой ячейки от заданного для нее уровня. При выравнивании токов всиловых яче ках 9 сигналы на выходах усилителей отклонения тока стремятся к нулю, сводя к нулю и их воздействия на режим работы Ьиловых ячеек. Соединение одного из входов усилителей 14- со средней точкой потенциометра 5 обеспечивает регулировку напряжения на .нагрузке 2. Поте1 щиометры 19 обеспечивают первоначальную установ ку токов в С1 ловых ячейках 9, Предлагаемое изобретения может обеспечить выравнивание токов параллельно работающих источников питания как с одинаковыми выходным напряжениями, так и с отключа ощимся. Частным случаем является работа многофазного импульсного стабилизатора от одного источника, В это случае также обеспечивается заданное рас пределение токов его силовых ячеек. Ток в силовых ячейках 9 может устанавливать ся как равным, так и в любых требуемых пропорциях. В этом случае резистивные датчики 17 тока выбираются в тех же требуемых пропорциях. Проведенные исследования показали, что предлагаемый многофазный импульсный стабилизатор напряжения обладает, по сравне1гою с известньш, рядом преимуществ, Он автоматически обеспечивает заданное (в том числе и равномерное) распре-, деление токов в силовых ячейках, что. благодаря предельному уменьшению различия токов между силовыкш ячейками и, следовательно, снижению перегрузок, позволяет уменьшить массу и объем регулирующих транзисторов. Изобретение обеспечивает параллельную работу на общую :нагрузку нескольких первичных источников напрях ения как с одинаковыми, так и с отличающимися уровнями напряжений; также регулирует выходное напряжение без дополнительных подстроечных операций, что делает устройство технологичным, уменьшает время отделочных операций. Формула изооретения 1.Система электропитания постоянного напрям ения, содержащая fT источников постоянного напряжения, имеющих общую щину, соединенную с oдни. из выводов для подключения нагрузки, 14- силовых ячеек, каждая из которых состоит из датчика тока, регулирующего элемента, силовая цепь которого включена между другим выводом соответствующего из источников питания и выводом дая подключения нагрузки, блока управления регулирующим элементом, соединенного с выходом усилителя отклонения напряжения, усилителя отклонения тока с резистором управления, узел задания напряжения на нагрузке и цепь уравнивания тока между силовькми ячейками, отличающ-аяся тем, что, с целью упрощения настройки при сохранении точности распределения токов. между силовыми ячейками с импульсным регулированием, оба входа усилителя отклонения тока каждой силовой ячейки подключены параллельно резистору управления, который соединен последовательно с датчиком тока и включен в указанную цепь уравнивания тока, выход усилителя уравнивания тока соединен с общей шиной через первый введенный потенциометр, средний вывод которого соединен с одним из входов усилителя отклонения напряжения, второй вход которого соединен со вторыми входами усилителей отклонения напряжения других силовых ячеек и с узлом задания напряжения на выводах для подк лючения нагрузки.. 2.Система по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что цепь задания напряжения на нагрузке выпдлнена на базе параметрического стабилизатора напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 327462, кл. G 05 F 1/56, 1968.

2,Домеников В. И. и Казанский Л. М, Стабилизированные источники зпектропитания судовой радиоэлектронной аппаратуры. Л., Судостроение, 1971, с. 273.