Вторичный источник электропитания Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 H02J7/00 

(54) ВТОРИЧНЫЙ ИСТОЧНЖ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть исполь зовано при разработке вторичных источ ников электропитания, способных совмещать в себе функции первичных источ ников электропитания различных типов. Известны вторичные источники элект ропитания, выполненные по схеме с регулирующим органом непрерывного типа и обладающие высокими динамическими характеристиками II . Недостатком такого источника является низкий КПД. Известны также вторичные источники электропитания, в которых повышение КПД обеспечивается использованием ключевого режима работы регулирующего органа 2 . - . Недостатком известных схем является их низкие динамические свойства. Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является вторичный источник электропитания, содержащий ряд преобразователь ных ячеек-источников тока, входы которых соединены с входными зажимами вторичного источника электропитания, а выход одной из них непосредственно, а выходы других через диодно-транзисторный коммутатор - с выходными зажи мами вторичного источника электропитания, ряд компараторов, выходы которых соединены с управляющими входами диодно-транзисторного коммутатора, первые входы - с выходами источников опорного напряжения, а вторые входы - с выходом датчика тока, линейный регулятор, силовая цепь которого подключена параллельно выходным зажимам, а управляющий вход - к выходу схемы сравнения, и делитель выходного напряжения, подключенный к выходным зажимам И Недостатком известного электропитания является узкая область применения, вследствие специализированного назначения - как имитатора солнечных батарей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей вторично го источника электропитания. Эта цель достигается тем, что вто ричный источник электропитания, содержащий ряд преобразовательных ячеек-стабилизаторов тока, диодно-транзисторного коммутатора компараторы, линейный регулятор, делитель выходно го напряжения, датчик тока и схему сравнения, снабжен генератором управ ляющих напряжений и переключателем режима работы на три положения, в каждом из положения которого входы схемы сравнения соединены соответственно с выходом делителя выходного напряжения и выходом генератора управляющих напряжений, с выходом генератора управляющих напряжений и выходом датчика тока, с делителем выходного.напряжения и выходом датчика тока. На фиг. 1 представлена функционал ная схема вторичного источника питания; на фиг. 2 - зависимость выходно го напряжения тока и тока в линейном регуляторе от величины тока нагрузки; на фиг. 3 временные диаграммы напряжения на выходньсс зажимах источ ника и тока нагрузки источника в режиме генерации импульсов напряжения и тока произвольной формы;, на фиг. 4 внешняя характеристика вторичного ис точника электропитания в режиме имитации работы источника ограниченной мощности. Источник содерлсит ряд преобразова тельных ячеек-стабилизаторов 1 тока, коммутатор 2, компаратор 3, линейный регулятор 4, схему 5 сравнения, дели тель 6 вькодного напряжения, переклю чатель 7 режима работы, генератор 8 напряжений, датчик 9 тока, источники 10 опорного напряжения, входные зажи мы 11 и выходные зажимы 12. На чертежах приняты следующие обозначения: 3q - выходной ток преобразовательной ячейки 1; 4 - ток линейного регулятора 4; Л суммарный ток всех преобразовательных ячеек; ,,.,. напряжения на выходах соответствующих источников 10 /опорного напряжения; С ц - ток нагруз ки вторичного источника электропитания - ток короткого замыкания вторичного ичточника электропитания; и - напряжение на входньк зажимах М; Уц-- напряжение на выходных зажимах 12; Uift - напряжение на выходе генератора 8 управляющих напряжений; Ug - напряжение на выходе датчика 9 тока. Входы всех преобразовательных ячеек 1 соединены с входньми зажимами 11, а выходы через диодно-транзисторные ключи коммутатора 2-е выходными зажимами 12 вторичного источника электропитания, причем выход одной , преобразовательной ячейки подключен к выходным зажимам 12 непосредственно. Управляющие входы диодно-транзисторных клзочей связаны с вьшодами компараторов 3, инвертирующие входы которых подключень к источникам опорных напряжений, а неинвертирующие к выходу датчика 9 тока. 4Нинейньш регулятор 4, шунтирующий общий выход ячеек, своим управляющим входом соединен с выходом схемы 5 сравнения, причем неинвертирующий вход схемы 5 с помощью переключателя 7 режима работы подключается к вьпсоду делителя выходного напряжения и выходу генератора 8 управляющих напряжений, а инвертирующий - к выходу генератора 8 управляющих напряжений и выходу датчика 9 тока. Источник работает.следующим образом. Выходное напряжение датчика 9 тока Ug при своем изменении в зависимости от тока нагрузки.3ц проходит последовательно уровни срабатьшания компараторов 3, обеспечивая тем самым переключение транзисторных ключей коммутатора 2 и подключение нужного числа преобразовательных ячеек 1 к нагрузке (фиг. 2а). В зависимости от положения переключателя 7, источник работает в одном из трех возможных режимов: режиме повторения выходным напряжением, формы и величины управляющего напряжения снимаемого с генератора 8; режиме повторения током нагрузки формы и величины напряжения генератора 8; режиме имитации работы источника ограниченной мощности. В первом режиме, неинвертирующий вход схемы 5 подключен к выходу делителя 6 выходного напряжения, а инвертирующий - к выходу генератора 8 управляющих напряжений. Схема 5 сравнения, управляя линейным регулятором 4, поддерживает минимальной ошибку рассогласования между выходным напряжением делителя 6 и выходным напряжением генератора 8. При этом величи,на тока протекающего по линейному ре гулятору 0 изменяется в зависимости от тока нагрузки по кривой (фиг. 25), Напряжение на выходе источника в этом режиме отслеживает выходное напряжение генератора 8, т.е. при постоянной величине Ug источник работает в режиме стабилизации выходного напряжения, а при импульсном характе ре и g - в режиме генерации импульсов напряжения произвольной формы (фиг. 30;. Так как во вторичном источнике электропитания отсутствуют сглаживающие реактивные элементы, то его частотные свойства определяются частотными характеристиками линейного регулятора 4 и временем срабатывания компараторов 3 и коммутаторов 2. Поэтому вторичный источник электропитания обладая высоким быстродействием, способен обеспечить усиление управляющих импульсов высокой частоты (несколько десятков килогерц. Во втором режиме с помощью переключателя 7 неинвертирующий вход схемы 5 соединен с выходом генератора 8, а инвертирующий - с выходом датчика 9, и вторичный источник электропитания в зависимости от формы выходног напряжения генератора управляющих напряжений работает или в режиме стабилизации тока нагрузки или в режиме генерации импульсов тока произвольной формы (фиг. 3 5) . В режиме имитации источника ограниченной мощности инвертирующий вход схемы сравнения подключается к выходу датчика тока, а неинвертирующий к делителю выходного напряжения. Этот режим отличается от первого тем что опорное напряжение схемы сравнения уменьщается с увеличением тока нагрузки (фиг. 2ч).. выходная вольт-амперная характеристика источника в этом режиме i-n-ieет вид, представленный на фиг. 4. Таким образом, введение в источник генератора 8 и переключателя 7 позволяет существенно расширить его функциональные возможности. Источник может быть использован как стабилиза тор тока или напряжения, как генератор импульсов тока или напряжения произвольной формы и большой мощности, а также как имитатор первичных источников питания ограниченной мощности. Формула изобретения Вторичный источник электропитания содержащий ряд преобразовательных ячеек-источников тока, входы которых соединены с входными зажимами вторичного источника электропитания, выход одной из них непосредственно, а выходы других через диодно-транзисторный коммутатор - с выходными зажимами вторичного источника электропитания, ряд компараторов, выходы которых соединены с управляющими входами диодно-транзисторного коммутатора, первые входы - с выходами источников опорного напряжения, а вторые входы - с выходом датчика тока, линейный регулятор, силовая цепь которого подключена параллельно выходным зажимам, а управляющий вход - к выходу схемы сравнения, и делитель выходного напряжения, подключенный к выходным зажимам, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей вторичного источника электропитания, он снабжен генератором управляющих напряжений и переключателем режима работы на три положения, в каждом из положений которого входы указанной схемы сравнения соединены соответственно с выходом делителя выходного напряжения и выходом генератора управляющих напряжений, с выходом генератора управляющих напряжений и выходом датчика тока, с делителем в.ыходного напряжения и выходом датчика тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Пбд ред. С. Д. Додика, Е. И. Гальперина. М., Советское радио, 1969. 2.Моин В. С., Лаптев Н. И. Стабилизированные транзисторные преобразо-. ватели. М., Энергия, 1972. 3.Проблемы преобразователей т хники II, ИЭД АИ УССР, Киев, 1979, с. 158-161 (прототип .