Вторичный источник питания
Вторичный источник питания, предназначенный для электропитания бортового электрооборудования автономных объектов, в частности, космических аппаратов при наземных испытаниях, состоит из источника опорного напряжения (1), N усилителей-сумматоров (2.1...2.N) объединенный вход которых подключен к выходу источника опорного напряжения, N усилителей напряжения (3.1...3.N), N усилителей мощности (4.1...4.N), N датчиков выходного тока (5.1...5.N), нагрузки (6) с параллельно подключенным датчиком напряжения (7), N устройств гальванической развязки (8.1...8.N), (N-1) усилителей токовой обратной связи (9.1...9.N-1). Последовательно соединенные i-й усилитель-сумматор, i-й усилитель напряжения, i-й усилитель мощности с i-м датчиком выходного тока образуют i-й канал электропитания. Все каналы питания включены параллельно, при этом силовые выводы датчиков выходного тока объединены и подключены к нагрузке. Информационный выход датчика напряжения присоединен к вычитающим входам усилителей-сумматоров (2.1...2.N). Выход датчика выходного тока (5.1) первого канала подключен к суммирующему входу каждого из усилителей токовой обратной связи (9.1...9.N-1), к вычитающему входу i-го усилителя токовой обратной связи подключен через (i+1)-ое устройство гальванической развязки информационный выход (i+1)-го датчика выходного тока. Выход i-го усилителя токовой обратной связи подключен ко второму суммирующему входу (i+1)-го усилителя-сумматора. Расширена полоса пропускания вторичного источника питания, а, значит, повышена точность наземных испытаний бортового электрооборудования автономных объектов.
Полезная модель относится к электротехническим комплексам и предназначена для электропитания бортового электрооборудования автономных объектов, в частности, космических аппаратов при наземных испытаниях.
Наиболее близким аналогом является устройство [Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник /Г.С.Найвельт, К.Б.Мазель, Ч.И.Хусаинов и др.; Под ред. Г.С.Найвельта. - М.: Радио и связь, 1986. стр.175], содержащее источник опорного напряжения, подключенный выходом ко входу усилителя-сумматора, выход которого подключен ко входу усилителя напряжения, N усилителей мощности с выводами для подключения нагрузки, датчик напряжения, включенный параллельно нагрузке, причем информационный вывод последнего подключен к вычитающему входу усилителя-сумматора.
Недостатком такого устройства является невысокая точность наземных испытаний, обусловленная невозможностью расширения полосы пропускания при выходной мощности вторичного источника питания в несколько киловатт. Это объясняется увеличением суммарной входной емкости и уменьшением входного сопротивления параллельно включенных усилителей мощности, увеличением длины, а, следовательно, паразитной индуктивности соединительных проводов от усилителя напряжения до усилителей мощности, расположенных на отдельных радиаторах.
Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение точности наземных испытаний бортового электрооборудования автономных объектов.
Поставленная задача решается тем, что вторичный источник питания, содержащий источник опорного напряжения (ИОН), подключенный выходом ко входу усилителя-сумматора (УС), выход которого подключен ко входу усилителя напряжения (УН), N усилителей мощности (УМ) с выводами для подключения нагрузки, датчик напряжения (ДН), включенный параллельно нагрузке, причем информационный вывод ДН подключен к вычитающему входу усилителя-сумматора, согласно изобретению дополнительно содержит N-1 последовательно соединенных усилителей-сумматоров и усилителей напряжения, N-1 усилителей токовой обратной связи (УТОС), N датчиков выходного тока, с присоединенными к ним устройствами гальванической развязки (УГР), причем суммирующие входы всех усилителей-сумматоров объединены и подключены к выходу источника опорного напряжения, выход i-го усилителя напряжения подключен ко входу i-го усилителя мощности, выход каждого i-го усилителя мощности через i-й датчик выходного тока подключен к нагрузке, выход первого устройства гальванической развязки подключен к суммирующему входу каждого i-го усилителя токовой обратной связи, к вычитающему входу i-го УТОС подключен выход (i+1)-го устройства гальванической развязки, выход i-го усилителя токовой обратной
связи подключен ко второму суммирующему входу (i+1)-го усилителя-сумматора, вычитающие входы которых подключены к информационному выходу датчика напряжения.
Техническим результатом изобретения является расширение полосы пропускания вторичного источника питания и повышение токовыравнивания между усилителями мощности.
На чертеже представлена структурная схема заявляемого источника питания.
Вторичный источник питания содержит источник опорного напряжения 1, N усилителей-сумматоров 2.1...2.N объединенный вход которых подключен к выходу ИОН, N усилителей напряжения 3.1...3.N, N усилителей мощности 4.1...4.N, N датчиков выходного тока 5.1...5.N, нагрузку 6, датчик напряжения 7, N устройств гальванической развязки 8.1...8.N, (N-1) усилителей токовой обратной связи 9.1...9.N-1. Последовательно соединенные i-й усилитель-сумматор, i-й усилитель напряжения, i-й усилитель мощности с i-м датчиком выходного тока образуют i-й канал электропитания. Все каналы питания включены параллельно, при этом силовые выводы датчиков выходного тока объединены и подключены к нагрузке 6, параллельно которой подключен датчик напряжения 7. Информационный выход датчика напряжения 7 присоединен к вычитающим входам усилителей-сумматоров 2.1...2.N. Выход датчика выходного тока 5.1 первого канала подключен к суммирующему входу каждого из усилителей токовой обратной связи 9.1...9.N-1, к вычитающему входу i-го УТОС подключен через (i+1)-oe устройство гальванической развязки информационный выход (i+1)-го датчика выходного тока. Выход i-го УТОС подключен ко второму суммирующему входу (i+1)-го усилителя-сумматора.
Вторичный источник питания работает следующим образом.
Каждый канал электропитания охвачен отрицательной обратной связью с выхода ДН 7 по напряжению нагрузки и представляет собой стабилизатор напряжения нагрузки. Число каналов определяется требуемой выходной мощностью вторичного источника. Выравнивание токов в каналах производится следующим образом.
Выходной ток I 1 первого канала считается задающим. Напряжение с выхода ДВТ 5.1, пропорциональное току I1, через УГР 8.1 поступает на суммирующие входы УТОС 9.1...9.N-1. На вычитающий вход i-го УТОС подается напряжение пропорциональное выходному току (i+1)-го канала. Выходное напряжение i-го УТОС U 9.i определяется выражением
U9.i =(K1 I1-K i+1Ii+1)K.9.i ,
где К1, Ki+1 - коэффициенты пропорциональности, объединяющие коэффициенты передач датчиков тока и устройств гальванической развязки;
K9.i - коэффициент передачи i-го УТОС.
Напряжение U9.i подается на суммирующий вход усилителя-сумматора 2.i+1. Если ток I1 >Ii+1, то добавление напряжения U 9.i>0 приводит к увеличению выходного тока I i+1(i+1)-го канала и, наоборот, при U9.i <0
выходной ток (i+1)-го канала уменьшается. Таким образом, происходит выравнивание токов в каналах. Вследствие разброса параметров устройств, коэффициент K9.i подбирается для каждого канала индивидуально. При параллельном включении каналов полоса пропускания вторичного источника определяется полосой пропускания одного канала, которая может быть достаточно широкой по следующим причинам:
1. Мощность одного канала в N раз меньше мощности вторичного источника. Уменьшение мощности УМ и УН, являющихся наиболее инерционными звеньями канала, позволяет существенно повысить их быстродействие;
2. УС, УН и УМ каждого канала могут быть конструктивно объединены в один блок (расположены на одном радиаторе), что позволяет значительно уменьшить длину соединительных проводов между УС, УН и УМ и, тем самым, уменьшить влияние их паразитной индуктивности на полосу пропускания канала.
В целом все введенные изменения позволяют расширить полосу пропускания вторичного источника питания и значит повысить точность наземных испытаний бортового электрооборудования автономных объектов.
Вторичный источник питания, содержащий источник опорного напряжения (ИОН), подключенный выходом ко входу усилителя-сумматора (УС), выход которого подключен ко входу усилителя напряжения (УН), N усилителей мощности (УМ) с выводами для подключения нагрузки, датчик напряжения (ДН), включенный параллельно нагрузке, причем информационный вывод ДН подключен к вычитающему входу УС, отличающийся тем, что дополнительно содержит N-1 последовательно соединенных усилителей-сумматоров, N-1 усилителей напряжения, N-1 усилителей токовой обратной связи (УТОС), N датчиков выходного тока с присоединенными к ним устройствами гальванической развязки (УГР), причем суммирующие входы всех усилителей-сумматоров объединены и подключены к выходу источника опорного напряжения, выход i-го усилителя напряжения подключен ко входу i-го усилителя мощности, выход каждого i-го усилителя мощности через i-й датчик выходного тока подключен к нагрузке, выход первого устройства гальванической развязки подключен к суммирующему входу каждого i-го усилителя токовой обратной связи, к вычитающему входу i-го УТОС подключен выход (i+1)-го устройства гальванической развязки, выход 1-го усилителя токовой обратной связи подключен ко второму суммирующему входу (i+1)-го усилителя-сумматора, вычитающие входы которых подключены к информационному выходу датчика напряжения.
