Ключевой источник вторичного электропитания

Ключевой источник вторичного электропитания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к источникам вторичного злектрспитзни радиоэлектронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение надежности и расширение области использования ключевого источника . Напряжение низкого уровня выпрямляется выпрямителем 4, фильтруется фильтром 7 и постоянно поступает нэ выходные выводы. Напряжение высокого уровня, выпрямленное выпрямителем 3. подключается к входу фильтра 7 ключом 6. Выходное напряжение делителя 9 сравнивается с эталонным напряжением источника 8 е блоке 10 упргегения. который формирует сигналы на коммутацию ключа 6 в моменты рзвЈнстьа нулю срогпивземых входных напряжений. Момент равенства нулю входных наг рзже нй определяется блоком 5, синхронизиру си м сэбсгу блока 1C управления 3 ил. КЛ

СОЮЗ СОВЕТСК ИХ сОциАдистических

РЕСПУБЛИК

ls1)c G 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕ Н4Ы И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 с

С

4 (О QQ (21) 4811597/07 (22) 09.04.90 (46) 23.01.92. Бюл, М 3 (71) Специальное конструкторское бюро систем промышленной автоматики (72) Л.А.Пикулев (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Приборы и техника экспер11>лента, 1981, М 3, с.147, Авторское свидетельство СССР

N. 1201816, кл. G 05 F 1/56, 1984. (54) КЛЮЧЕВОЙ ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ (57) Изсбретен«е отно.ится к источникам вторичного электропи ани радиоэлектронНОй аППаратурЫ. ЦЕЛЬЮ Из;)брвтЕНИя яВЛя„., SiJ „„1707608A1

eT" R повыше14ие наде)кности и расширение области использования ключевого источника. Напряжение низкого уровня выпрямляеггя выг1рямителем 4, « r ьтруется фильтра;л 7 и постоянно поступает на выходные выводы. Напряжение высокого уровня, выгрямленное выпрямителе л 3. подключается к входу фильтра 7 клю о л 6, Выходное напряг,ение делителя 9 сравниВаЕГСЯ С ЭтаЛОННЫМ НаПРЯжЕН;1ЕМ ИотОЧНИка 8 в блоке 10 упр-:erения, котсрый формирует сигналы на хоммутяц ю rr-3ча 6

В моменты рэвг. Hc EB H) ".þ сj)3E "1в емых входных напряжений. Мо ент гагенства нулю Eхсдных на. p õêå 4 i1 с r pе л qе,,q блоком 5, синхронизь ру«.".., 1л рэб гу блока

10 управлен..я 3 ил.

1707608

10

20

55

Изобретение относится к электротехнике. в частности к ключевым источникам вторглчиого электропитания, и может быть использовано p rfs электропитания как вычислительных. так и радиоприемных устройств.

Известны вторичные источники электропитан. я построенные по псинципу управляемых выпрямителей со ступенчатым регулированием выходного напряжения, содержащие входной трансформатор с двумя вторичными обмотками, выпрямительный мост, ключевые зле ленты и сглаживающий фильтр нагрузки. B начале каждого полупериода входного напряжения до момента подачи сигнала управления ключевые элементы заперты и к фильтру нагрузки через выпрямительный мост приложено выпрямленное напряжение низкого ,соBf-я от одной Втори Ной обмотки входноэ -,"oíñ 1 .," латора, при подаче сигнала уп. -:Вле " на о »л;тирующие вентили они откр Вэ» тся и пол лючаот к фильтру на;,узкl напряжениг. Высокого уровня, пол" о-г;. ое с двух согласно соединенных с.oð; чн х о с .оток BxopHolo трансформа-ога Стеб: лизэции Bы сдного напряжения

В иэ .-с.ных BTQpl чных источниках питания осущ. ствлается за счет широтно-импульс,,;о у IBBBления вольтодобавкой, В иэе стных устройствах дина.лические по ори нэ ключевых элементах и коммута,;: -чffb! псt f хи чаcTичнo снlfжBHû и опре дгл ются р- ."-чсстью нап".. :+:гний высокого и н. зко о уроеней, что снижает надежность этих устройств, Ра, 5o åå близк м к за:Вляемому уст(:о.;oTBó по техчической сущчости и достигаемому результату является стабилиэироеанный источник питания, содер,эщий два Выпрямительных моста, вход,. кс тсрых подключены к вхо ным выводам для подключения источника переменного напр еже ия, Bh äBrfитеГ ь нуля Входного наг!:. =.,;..а, пос едovaTerьнс соединенные т р..сгорный ключ, фильтр, источчик опорного напряжения и дели ель напряжения, а акже б;ок упрэвления к "ючом, в которь.й

Вхедят бЛОХИ "-.BrfóOÊà, угl ..--ИтЕЛЬ, ЭЛ МЕНТ И и с.глаo ðñ»ffé каскад, Вх д еыделителя нуля Входного напряжения подключен к выходу первого выпрямителcнoго моста, а выход

Выде;-. елч со. динен с переь м В",одо л блока управления ключом, н орой вход которого соед;нен с вторым выходом источника опорного на.—,;.; —.жгния, 1ретий вход блока управления к",юном падк:-ючен к выходуделителя напряжения, а выход блока управления ключом соединен с управляющим входом ключа, Один из выводов делигеля

50 напряжения соединен с плюсовым выходным выводом.

Минусовые контакты выходов выпрямительных мостов, выделитель нуля входного напряжения, фильтр, источник опорного напряжения, блок управления ключом и минусовой контакт объединены общей шиной.

Снижение динамических потерь и коммутационных помех известного устройства достигается за счет включения тиристорных ключей вблизи нуля переменного входного напряжения.

Но иэ-за наличия у тиристоров порога включения по уровню коммутируемого напряжения и построения электрической принципиальной схемы таким образом, что управляющие импульсы для включения тиристоров могут быть сформированы только при достижении напряжением на выходе второго выпрямительного моста определенного уровня, в известном устройстве сохраняются динамические потери в тиристорных ключах и значительный уровень коммутационных помех, что снижает надежность устройства и не позволяет использовать его для питания радиоприемных устройств.

Цель изобретения — повышение надежности и расширение области использования путем уменьшенг я коммутационных помех и динамических потерь в ключевом элементе.

Цель изобретения достигается за счет коммутации ключевым элементом импульсов выпрямленного напряжения, по амплитуде равных разности напряжений высокого и низкого уроеней, причесал включение и отключение его осуществляется при нуле коммутируемого напряжения.

B предлагаемом ключевом источнике вторичного электропитания, содержащем первый и второй выпрямительные мосты. выделитель нуля входного напряжения, последовательно соединенные ключ, фильтр, источник опорного напряжения и делитель напряжения, подключенный одним выводом к плюсовому выходному выводу, а также блок управления ключом, причем вход

Выделите,".я нуля BxopHoro напряжения подключен к Bbfходу первого выпрямительного моста, а вы од — к первому входу блока управления ключом. Второй вход которого соединен с вторым выходом источника опорного напряжения, третий вход соединен с выходом делителя напряжения, выход устройства управления ключом соединен с управляющим входом ключа. минусовые контакты Выходов выпрямительных мостов, выделитель нуля входного напряжения, фильтр, устройство управления ключом, ис1707608 точник опорного напряжения и минусовой выходной контакт обьединены общей шиной, вход первого выпрямительного моста соединен с входными вывода ли для подключения переменного напряжения сети высокого уровня, вход второго выпрямительного моста соединен с входными выводами для подключения переменного напряжения низкого уровня, плюсовой контакт выхода первого выпрямительного моста подключен к входу ключа, плюсовой контакт выхода второго выпрямительного моста подключен к входу фильтра, ключ выполнен траíзиcòарныhl, уcтройство управления ключом содержит RS-триггер, операционный усилитель, диод, четыре резистора, два элемента 2И-НЕ и транзистор, причем прямой вход операционного уси ителя соединен с вторым входам устройства управления ключом и через первый резистор — с выходом аперациан ватто усилителя, инверсный вход катар:;о г1адключен к третьему входу устройства управления кгючам, первый вход»старого соединен с первыми входами эле..1ентав 2" НЕ и через второй резистор — с абщ.11 . ной, выход операционного усил.1теля через д:1ад, вк.:; Ioченный в праводяще;л нэт р е тн. „, соединен с вторы.л входам перва а элемента

2И-НЕ, входам инвертара и через третий резистор — с об дей ш на.l, выхсд инвертора подключен к вт оат1 входу второ-G элемента 2И-Hå, ai- ха, .ы =or oro и втсааro элемента 2и-нЕ псд»л.с Ic -ы аатеетственно к инверсным S- u Р-ь сдам RS-триггера, выход которого через четв.:;. ы 1 резистор подключен к базе транзист: р, колле»тор которого соединен с в.,lxopohl устрайтва управления клю«а»л. а э л.1ттеа — с 0 .щег1 шиной, к которой пад»лю«гн -торой вывод делителя напряг,ен.1я, При испальзавэни«предлo;;.е ста йз"бретения обеспе« 1еэется па-ышен. =дежнасти в сравнении с прототипам за с«аT снижения дина ли«еских и терь на ключевом элементе путем ко лмутации и лпульсав напряжения, по амплитуде равных разности напряжений высокого и н 1зкого уровней, и расширение обгасти использования за счет уменьшения каммутаци" нных помех путем замены тиристорных ключей транзисторным и управления им таким образам, что включение и отключение его происходит при нуле коммутируемого напряжения, что позволяет использовать предлагаемое техническое решение в источниках питания широкого класса устройств.

На фиг.1 и 2 представлены соответственно структурная схема предлагаемого ключевого источника вторичного электропитания и схема блока управления ключом; на фиг.3 — диаграммы напряжений, поясняющие работу предлагаемого устройства.

На фиг.3 даны следующие обозначения:

0 — напряжение на входе первого вы5 прямительного моста;

Uo — импульсы напряжения на выходе выделителя нуля; л U — разность между уровнями выходных напряжений делителя напряжения и источ10 ника опорного напряжения;

0» — сигнал на входе инвертора;

Uy — сигнал управления на выходе RSтриггера;

Us — выпрямленное напряжение, при15 кладываемое к фильтру.

Ключевой источник вторичного электропитания (фиг.1) содержит входные выводы 1 для подключения переменного напряжения высокого уровня, входные выводы 2 для

20 подключения переменного напряжения

HI13K0ro уровня, пе вый выпрями-ельны1 л1аст 3, второй выпрямительный мост 4, выделитель 5 нуля входного напряжения, паследовател ьно соединенные

25 транзисторный клепач 6, фильтр 7, llcl «них 8 спорного напряженич и де итель 9 напряжен " я, а такх;е бл" к 10 упргелен 1я к."ю Ic»1, имеющий три входа: первый 11. в арой 12, третий 13, и выход 14 управления.

30 Л1инусовые контакты выходов в, п,.ямительных мостов 3 и 4 и выхода предл""эемата искo- н;; "ектсапитэ 1 v, вь дел; ль 5 нуля в . ад«а;а напря i с н. я, ф.1льтр 7, l1c То«ник 8 опарнагс напря, :ения, делите. ь 9 на35 пряжения, блок 10 управления кл а:.Ohl пад»я 1ены K общей ш;;не 15. В IPC, ы длите.-я 9 напряжения псдкчю«ены к выхадны л er eopahl, а е а вы>ад ссе„" .нсн с трет.;» входам бла»а 10 правлен:1я кл о40 -,oh;, с перв= м åõoäcм к араго ссединен

E. ° с," в» .",елителя" нуля ехаднага нэт. „яr е;. я, а C ВтарЬПЛ ВхадСМ вЂ” Второй ЕЫ ад ИСтач и»а 8 опорнсга напряжена . ".,:,ад блока 10 управлен 1я ключам сседи IPH c

45 управляющим входом транзисторного

aëþ«à 6.

Каждый из перечисленнь:х узлов: выпрямительные мосты 3 и 4, выдел11тель 5 ну.",я входного напряжения, 1ранз 1стар ый

50 ключ 6, фильтр 7, источник 8 or,арнага напряжения, делитель 9 напряжения могут быть выполнены по любой из l эвестных схем, например rlo cxeh эм, пр. ве„- нным на фиг,1.

55 Входные напряжения высокого 1 и низкого 2 уровней могут быть полу«сны с двух вторичных обмоток одного трансформатора, причем эти напряжения выбира.атся такими, чтобы наименьшее из вазт ожных

1707608 амплитудных значений входного нэпряже)n1R высокого уровня было не мечее, а нэибольшее из возможных амплитудных зна ений входного напряжен)<я H",з<:ого уровня было. не боле .,,ровня el,)xone))nro на-.пряжения )in очегого источника вто"и;) oro

«enevтропи-,эн)1я

Блок 10 уграь--..сч.)я кл)оном (ф ;;,21 выпол);ен íà C ne pa)11D) ном усил 1теле 16, пряt IoLlI вход 1 о rс р0 о co2

1< Рд)1че)<ы (ncp . " . <

16 с ед<и н че:"; з первь и prзист р 23 со

:Г, ".ЧЕ -: В П . i..,с:., =.Л1 НЭ .PÇГ . "И1 11

",<,1<чг.)< Г г тг, <:.:,; <п<.1 =)11-),1< чтэ !,— } } Е

25 с об,,е1-; )I n)ic . 1 E.-.,, од 1<<с cт-оа 17 лп °;Io.i° .- чyгт "i <1 у <,<г.< -<та 2}4

; iC <0

Г

<ч«: «-н< ° ° . . " . -< !1 re„e . e! I :O., E:ХОД )- —, .,„1Г)ЕГ ) < eel<ОД VC !O) Cl 3 ЧгРЕЗ

-.г.. РТЫ)< Р: I< !Or „)I, Ч )I .(,-: ID!"cso)э 2 . } о " Dp т} el<

};1 -ев;.1. сто: °, B,oð .- но оз. ) T pDпит-)ния рэботэст с leду ощ)1м обрэзол<

При нэ)1ра: ен .!< нэ eelxrI;,: де.); -.-:",я 9, ).;eHeøeм по у вчя нэгояжe)

23 по схе<: ) - )э} э:орэ. уст<<))зэ 1Г с т l

n»peCp <,r- -.,"...I ; > r с<-<.«- г-., -.)зуя ееся nс ж т ;.ным .<".,рс: ..=")<:, л< н выл "e, v Dpce « эд 2 Гр ): ".- :,". в инвертооэ 17 }.,,<) .. ri, В -х- но)< с;гнe l< -I вертора урсьня "cr,1чезко с 0 пр1:гэдь.вэется к в орс)<у владу -ne);eH;a 19.

Поскольку г.epe: е вхслы зле-1ентов 18 и 19 с" еди) ены вл .е!«Fрез;.ез1-с;о . 24 .-)одключэятся к Deism I о., . <э 1; ч; о Coen pII)l!1МаЕтСя ИМИ ка.. e:

"0, тО ПрИ OTCó-,=-ь .«: О;.<н.оксго c .iríà à

П» ЛИЧ11.< ВЯ ЗП . <,. .. 1 1 I Э I < ВЬ) ХСДЭХ yС1 Э нээл1 вэется c«r);.,- л;";- .еск,1 1" итриггер

20 ПрИ Э ОЛ Н; ° гд ТС г:CCòC НИИ, ОП;)ЕдЕпоявлении нэ n,<н);1 се-. и (E, од 11) ил1пул са логическс.< 1 I г <од S прикладывается импульс логиче. ого «О" и триггер с

«)

}О

15 < 0

4л

<<

50 рс, устанавливается в состояние "1" по выходу (фиг.З,д) и через резистор 26 включает транзисторный ключ 21, который включает ключ

6 и к фильтру 7 прикладывается напряжение высокогоуровня с выхода выпрямительного моста 3 (фиг.З,е).

При повышении выходным напряжением делителя Q уровня опорного напряжения на выходе источника 8 (фиг.3,в) компаратор на операционном усилителе 16 и резисторе

23 устанавливается в другое устойчивое состояние. характеризующееся отрицательным напряжением на выходе, которое прикладывается к диоду 22 в обратном от проводимости направлении и запирает его. Так1.м образом, на втором входе эле).;ентэ 18 и на входе инвертора 17 через резистор 25 с общей шины 15 устанавливается эквивалент сигнала логического "0" (фиг 3, ). а к второму входу элемента 19 при) л"эд) вэе;с- г.".:.ходной сигнал инвертора 17

re! n ". с 1, Пр,l г оявлечии1)мпульса логическ"„й "1" нэ л) нии свсзи (вход 11) ими n) c лэ)ического "С приложится к входу R

Tp«rrepэ 20, то пр)<ведет к переключению го в . cc;C; е 0 по вь ходу (фиг.3,д) и к отксячен)1я ля 1ей 21 и 6. К фильтру 7 остаЕтСЯ ГОД) ЯЧЕн НЬ -1 ГЫХОДНОЕ НЭПРЯжЕние выпр .1 егь-ого моста 4 низкого уровня (фиг.З,г). Нэ ряжение на выходе делитсля 9 н:- .,нает снижаться и при снижении его ниже уровня опорного напряжения нэ в.: ходе c-очн)<).а 8 ци):л повторяется.

Таким обрэ ° .м псоисход)1Т стабилизация

НЭГ1РЯжЕНИЯ чз ВЫХОДЧЬIX КОНтаКтаХ КЛЮЧЕвого источни а вторичного электропитания.

В предлагаемом ключевом источнике вторичного электропитания использование двух выпрял1ительчых мостов для выпрямления входных нэпряжен1<й высокого и низкого ypD )-:OI и nc„).лк1чен) е «х выхoäoâ к ф«",лТРУ. СС=-ВЕТС-гЕЧ) D nePEOrO )1O"та ЧЕре, т,"анзист:-рнь)й кл ач, э второго — непосредстве <нс, псзво яет ул еньшить перепад

)<3np4)t:e)

Оорл1 ла изобретения

Ключевой источник вторичного электропитзния, содержащий первый и второй выпрямительные мосты, выделитель нуля

1707ti08 входного напряжения, последовательно соединенные ключ, фильтр и источник опорноТо напряжения, который совместно с делителем напряжения подключен первым выводом к плюсовому выходному выводу, и 5 блок управления клю ом, причем вход выделителя нуля входного напряжения подключен к выходу первого выпрямительHîãî моста, в его выход соединен с первым входом блока управления ключом, второй вход 10 которого соединен с выходом источника опорного напряжения, третий вход блока управления ключом соединен с выходомделителя напряжения, а выход блока управления ключом подключен к управляющему 15 входу ключа, минусовые выходные вь.воды выпрямительных мостов. выделитель нуля входного напряжения, фильтр, вторые выводы источника опорного напряжения и делителя напряжения, блок управления ключом 20 и минусовой выходной Вывод обьединены и соединены с общей шиной, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения Области использования, вход первого выпрямительчого мо- 25 ста соединен с входными выводами для подключения переменного напряжения высокого уровня, вход Вт рого выпрями тельного моста — c входными выВОдами для подключения переме«ного напряжения н,;з О- 20

ГО УРОВНЯ, ПЛЮСОВОЙ ВЫХОДНОЙ ВЫВОД ПЕРВОГО

Выпрямительного моста подключен к входу ключа, плюсовой выходной вывод второго выпрямительного моста подключен к входу фильтра, ключ выполнен транзисторным, а блок управления ключом содержит RS-триггер, операционный усилитель, диод, четыре резистора, инвертор, два элемента 2И-HE u транзистор, причем прямой вход операционного усилителя использован в качестве второго входа блока управления ключом и через первый резистор соединен с выходом операционного усилителя. инверсный вход которого использован в качестве третьего входа блока управления ключом, первые входы элементов 2И-НЕ использованы в качестве первого входа блока управления ключом и через второй резистор соединены с общей шиной, выход операционного усилителя через диод, включенный в проводящем направлении, соединен с вторым входом первого элемента 2И-НЕ, входом инвертора и через третий резистор — с общей шиной.

Выход иняертора подключен к второму входу Второго элемента 2И-НЕ, выходы первоТо и второго элементов ГИ-НЕ подключены соо ветственно к инверсным S- u R-входам

RS-триггера. Выход которого через четвертый рез стор подключен к базе транзистора, колл ктор которого использован в кзч.стВ . Выхода блока управления ключом, л зьt>1 T T р сэед 1нен с общей шиной.

1707608

ФАЗ

Гоставитель Ю. Спадчий

Техред M.Моргентал Корректор Н. Реэская

Редактор Л. Гратилло

Производственно издагельский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 268 Тираж Подгт ис н ое

ВНИИПИ Государс вен оо комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113635. москва, Ж-35. Раушская наб„4/5