Стабилизированный источник питания

Стабилизированный источник питания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистическин республик

{11)1001060

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{6l ) Дополнительное к авт. свид-ву

{22)Заявлено 12.11.81 {21) 3352837/24-07 с присоединением заявки М{23) Приоритет

Опубликовано 28.02.83 ° бюллетень .йЪ 8

Дата опубликования описания 28.02.83 (51)М. Кл.

G 05 F 1/64

Гееуддрстнеевй кнмнтет

CCCP де делам нзейретеннй н ютнрытнй (З) УЛ,К 621.316, .722.1(088.8) (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания радиоэлектронной аппаратуры и может найти применение в устройствах электропитания узлов автоматики, средств связи и вычислительной техники .

Известны стабилизированные источники питания, содержащие силовой инвертор, входом подключенный к первичной сети, а выходом через последовательно соединенные трансформатор, выпрямитель и фильтр к нагрузке, причем выход фильтра подключен также к входу усилителя постоянного тока, выход которого подключен к первому вхо- 5 ду модулятора, второй вход которого подсоединен к генератору треугольного Напряжения, источник ЭДС с первой и второй шинами, два разделительных трансформатора, вторичные обмотки ко-ю торых подключены к управляющим входам инвертора, а первичные обмотки каждого разделительного трансформатора одним крайним выводом соединены с эниттером соответствующего управляющего транзистора, а другим крайним выводом с соответствующим коммутирующим диодом, причем средняя точка первичной обмотки каждого разделительного трансформатора соединена с первой шиной источника ЭДС, коллекторы yn" равллющих транзисторов соединены с второй шиной источника ЭДС, а их базы - с выходами модулятора (1).

Недостатком этих стабилизированных источников питания является значи тельное оборудование .при передаче сигнала управления от модулятора к инвертору, низкое быстродействие и

КПД, из-за медленного вывода запасенной энергии из разделительных трансформаторов во время запирания управляющи транзисторов, и отсутствие управления стабили;.ированным источником питания внешним сигналом.

Наиболее близкин к предлагаемому из известных технических р"ь:ений является стабил .зированный источник

3 10010 питания, содержащий инвертор, силовым входом подключенный к первичной сети, а выходом через последовательно соединенные трансформатор, выпрямитель и фильтр - к нагрузке, причем выход фильтра подключен также к входу усилителя постоянного тока, выход которого подсоединен к первому входу модулятора, второй вход которого подключен к генератору треугольного напряжения, источник ЭДС с первой и второй шинами, разделительный трансформатор, вторичные обмотки которого подключены к управляющим входам инвертора, а первичная обмотка крайними выводами с коллекторами управляющих транзисторов, эмиттеры которых объединены и связаны через переход коллектор-эмиттер коммутирующего транзистора с второй шиной источника ЭДС, к первой нине которого подключен средний вывод разделительного трансформатора, причем база коммутирующего транзистора связана с выходо1> модулятора через огранйчительный реэис" тор, а его переход база-эмиттер эашунтирован резистором, а базы управляющих транзисторов связаны с выходом генератора 1 2 ).

Недостатком этого стабилиэированно36 го источника питания является невысокое быстродействие и КПД, из-за медленного вывода запасенной энергии из разделительного трансформатора во вре" мя загирания коммутирующего транзистора и во время паузы в питании трансфор матора, и отсутствие управления стабилизированным источником питания внешним сигналом.

Цель изобретения — повышение быстродействия и КПД и расширение функци-40

oHBflbHblx возможностей"стабилизированного источника питания.

Указанная цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания, содержащий инвертор, силовым 4> входом подключенный к входным выводам источника, а выходом через последовательно соединенный трансформатор, выпрямитель и фильтр к выводам для подключения нагрузки, причем вы- Я ход фильтра подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого подключен к первому входу модулятора, второй вход которого подключен к выходу генератора треугольного на- И пряжения, источник ЭДС с первой и второй шинами, разделительный трансформатор, вторичные обмотки которого

60 4 подключены к управляющим входам инвертора, и первичная обмотка крайними выводами соединена с коллекторами управляющих транзисторов> эмиттеры которых объединены, коммутирующий транзистор, эмиттером подключенный к второй шине источника.ЭДС, а базой - к выходу модулятора через ограничительный резистор, причем переход база - эмиттер этого транзистора зашунтирован резистором, Задающий reнератор, подключенный выходами к базам управляющих транзисторов, введены транзистор импульсного питания, диод, токозадающий резистор и резистор смещения, причем коллектор транЬистора импульсного питания подключен через токозадающий резистор к первой шине источника ЭДС, переход база - эмиттер этого транзистора зашунтирован диодом, включенным в обратном направлении, резистор смещения подключен одним выводом к базе транзистора импульсного питания, а другим - к общей точке токозадающего резистора и источника ЭДС, коллектор коммутирующего транзистора подключен к базе транзистора импульсного питания, эмиттер которого связан со средним выводом разделительного трансформатора, причем эмиттеры управляющих транзисторов подсоединены к второЙ шине источника ЭДС, а их переходы коллектор - эмиттер зашунтированы диодами, включенными в обратном направлении.

Кроме того, K базе коммутирующего транзистора подключена последовательно резистивно-диодная цепь °

На чертеже приведена принципиальная схема стабилизированного источника питания, Источник содержит силовой инвертор 1, входом подключенный к первичной сети, а выходом через последовательно соединенные трансформатор 2, выпрямитель 3 и фильтр 4 к нагрузке 5, причем выход фильтра 4 подключен к входу усилителя 6 постоянного тока, выход которого подключен к перному входу модулятора 7, второй вход которого подключен к генератору треугольного напряжения 8, источник ЭДС с первой и второй шинами, разделительный трансформатор 10, с первичной 11 и вторичной 12 обмотками, пр> чем вторичные обмотки 12 подключены к управляющим входам инвертора 1, а первичная обмотка 11 крайними вывоS 10010 дами соединена с коллекторами управляющих транзисторов 13 и 14, эмиттеры которых обьединены и подсоединены к второй шине источника ЭДС 9, их переходы коллектор - эмиттер зашунтированы диодами 15 и 16, включенными в обратном направлении, а их базы подключены к задающему генератору 17.

Коммутирующий транзистор 18, эмиттером подключенный к второй шине ис- 10 точника ЭДС 9, базой через ограничительный резистор 19 к выходу модулятора 7, коллектором - к резистору 20 смещения, переход база - эмиттер коммутирующего транзистора 18 эашунтиро- ts .ван резистором 21, база транзистора 22 импульсного питания подключена к коллектору коммутирующего транзистора 18, база — эмиттерный переход транзистора импульсного питания за- 2о шунтирован диодом 23, включенным в обратном направлении, а коллектор это.

ro транзистора подключен к первой шине источника ЭДС 9 через токозадающий резистор 24. Эмиттер транзисто- 2s ра 22 импульсного питания соединен со средним выводом первичной обмотки 11 разделительного трансформатора 10. Последовательная резистивно-диодная цепь 25 и 26 подключена зр к Gaae коммутирующего транзистора 18.

Схема стабилизированного источника работает следующим образом, П ри включении первичной сети инвертор 1 подает переменное напряжение на трансформатор 2, повышающий или понижающий это напряжение до необходимого уровня. Выпрямитель 3 преобразует это напряжение в постоянное, а фильтр 4 сглаживает его до требуемых величин пульсаций. Отфильтрованное напряжение поступает на нагрузку 5. Для обеспечения стабильной величины напряжения на нагрузке 5, с выхода фильтра 4 это напряжение попадает на усилитель 6 постоянного тока, который управляет первым входом широтно-импульсного модулятора 7, сравнивая напряжение на первом входе с напряжением треугольной формы, подаваемым от генератора 8 треугольного напряжения на второй вход модулятора 7. Коммутирующий транзистор 18 управляется модулятором 7 через ограничительный резистор 19 .

55 широтно-импульсными сигналами, длительностью пропорциональной сигналу с усилителя 6 постоянного тока, Резис60 4 тор 21 поддерживает коммутирующий транзистор 18 в запертом состоянии при отсутствии сигнала с модулятора 7, Коммутирующий транзистор 18 управляет током базы транзистора 22 импульсного питания. Ток базы задается резистором 20 смещения, а максимальный ток коллектора определяется резистором 24 и напряжением источника ЭДС 9, поддерживающимся постоян« ным. При открытом коммутирующ:зм транзисторе 18 транзистор 22 импульсного питания заперт, обрывая цепь питания первичной обмотки 11 разделительного трансформатора 10. При закрытом коммутирующем транзисторе 18, транзистор 22 импульсного питания открыт и подает питание источника ЭДС 9 на первичную обмотку 11 разделительного трансформатора 10, а управляющие транзисторы 13 и 14 изменяют полярность напряжения на вторичных обмотках 12, которые управляют инвертором 1. Частота задающего генератора 17 в два раза ниже частоты переключения транзистора 22 импульсного питания . Диод 23, коммутирующий транзистор 18 и диоды 15 и 16 быстро выводят накопленную энергию из первичной обмотки 11 разделительного транс" форматора 10 во время закрытого состояния транзистора 22 импульсного питания, которая накопилась в первичной обмотке 11 за время открытого состояния транзистора 22 импульсного питания. В результате резко уменьшаются фронты нарастания и спада сигналов на вторичных обмотках 12 (до 5- 10 нс), причем паразитные параметры разделительного трансформатора 10 слабо влияют на длительность фронтов . При этом значительнс увеличивается быстродей" ствие, позволяющее реализовать стабилизированные источники питания на час-! тотах работы до 1 мГц, что резко сокращает их габариты и увеличивает

КПД из-за малых длительностей переключения элементов инвертора 1. Если на вход резистивно-диодной цепи 25 и 26 подать постоянный сигнал управления Е дв, то коммути рующий транзистор 18 откроется, а транзистор 22 импульсного питания закроется. При этом инвертор 1 блокируется и находится в дежурном режиме (на выходе напряжения нет). При снятии постоянного сигнала управления Е лринвертор 1 включа" ется в рабочий режим, причем время нарастания выходного напряжения мень7 10010 ше на величину постоянной времени реактивных элементов инвертора 1 ..

Формула изобретения

1. Стабилизированный источник питания, содержащий инвертор, силовым входом подключенный к входным выводам источника, а выходом через последова- BIO тельно соединенный трансформатор, выпрямитель и фильтр - к выводам для подклочения нагрузки, причем выход фильтра подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого подклочен3% к первому входу модулятора, второй вход которого подключен к выходу генератора треугольного напряжения, источник ЭДС с первой и второй шинами, разделительный трансформатор, вторич-20 ные обмотки которого подключены к управляющим входам инвертора, а первичная обмотка крайними выводами соединена о коллекторами управляющих транзисторов, эмиттеры которых объеди- И иены, коммутирующий транзистор, эмит.тером подключенный к второй шине источника ЭДС, а базой - к выходу модулятора через ограничительный резистор, причем переход база - эмиттер ш этого транзистора зашунтирован резис. тором, задающий генератор, подклоченный выходами к базам управляющих транзисторов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия и КПД, в него введены транзистор импульсного питания, ди60 8 од, токозадающий резистор и резистор смещения, причем коллектор транзистора импульсного питания подключен через токозадающий резистор к первой шине источника ЭДС, переход базаэмиттер этого транзистора зашунтирован диодом, включенным в обратном направлении, резистор смещения подключен одним выводом к базе транзистора импульсного питания, а другимк общей точке токозадающего резистора и источника ЭДС., коллектор коммутирующего транзистора подклочен к базе транзистора импульсного питания, эмиттер которого связан с средним выводом, разделительного трансформатора, причем эмиттеры управляющих транзисторов подсоединены к второй шине источника ЭДС, а их переходы коллектор - эмиттер зашунтированы,диодами, включенными в обратном направлении .

2. Источник питания по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен последовательной резистивно-диодной цепью, подклоченной к базе коммутирующего транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Журнал "Электроника", 1977, .H 7, с. 56, 57, рис. 3.

2. Устройства вторичных источников электропитания РЭА, M., Общество "Знание", 1ЩНТП им. Ф.Э. Дзержинского, 1976, с. 65, 66.

1001060

Кооректоо Н. Король

Подписное

Составитель О. Мещерякова

Редактор Н. Гришанова Техред И. Гергель

Заказ 1394/54 Тираж 872

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113635а Москва Ж" Яс Раувская наб.а 8 4/ р филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,