Источник питания постоянного напряжения

Источник питания постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

I1cno.ni coLdHno п (.редстсах вычислигольнои к хники ирадиоэлектроинои аппаратуре , в частности в источниках питани с промежуточным звеном высокой частогь: Сущность изоЬретения устройство содержит силовой трансформатор (2), первый и второй двухобмоточные дроссели (3,4) насыщения , выпрямитель (5). DLC-фильтр (7), узел сравнения (8), регулирующий элемент

(.<3К .3 (:(3ОГ1(.КИХ

CO((ÈÌ!ИС(И

Р(cпувлик

vI ts G 05 F 1/56

I С3<ьУ/(Л((:1 (3(. I It (<3Ü (!Л1 (:I! (I (Ct((!(ДОМГ1(I) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

V АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 кй (21) <1899873>

М3 1309007, кл. G 05 (- 1/56. 1985.

Патенг С((% 3). 4451876, t.n. Н О? M 3/335, 1984.

Лвторское свидетель(.тво СССР

И< 1590987 vn, G 05 Г 1/58 1988. (51) ИСТО (((ИК (l(i ГЛН(41 ПОСГОЛННЯГО

Н > (1Р Я Ж Г (! (61 (57((1с(3о33(- (3(.(3(3<3 . г< (:Г<едствах вычисли(ельtlolt гехники, t3 г<адиоэлектроннои аппа„„50„„1823001 А1 ратуре, в частности в источниках питани с промежуточным звеном высокои частот(,:.

Сущность изобретения: устройство содержит силовой трансформатор (2), первый и второй двухобмоточные дроссели (3,4) насыщения. выпрямитель (5). (31 С-фильтр (7), узел сравнения (8), регулиру(ощий элемент (9). два развязыва(ощих диода (10, 11), кл(оч (12), в(иротно-импульсный модулятор (13), два дополнительныл диода (17,18), и инпартор (19). В устроистве осущес вляется модуляция напряжения, поступагощего на (3ходнь(е выводы (1), практи (ески от нуля до 100 % с плавным переходом всех г:р(хмежуточных точек при высоком КП,г1. 2ил.

182 <001

И Ioбре1 1(ие îTíîсится к электронике и может быть использовано в средствах вычислительной техники, в радиоэлектронной аппаратуре. например в источниках питания с промежуточным звеном высокой частоты.

Цель изобретения повышение КПД источника питания постоянного напряжения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема источника питания постоянного напряжения: на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Источник питания постоянного напряжения содержит входные выводы 1, силовой трансформатор 2, первый и второй двухобмоточные дроссели 3,4 насыщения, первый и второй диоды выпрямителя 5, первый и второй выходные выводы 6, DLC-фильтр 7, узел 8 сравнения, регулирующий элемент 9, два развязывающих диода 10, 11, ключ 12, широтно-импульсный модулятор 13, содержащий синхронизирующие входы 14, 15 и управляющий вход 16. два дополнительных диода 17,18, инвертор 19.

При этом силовой трансформатор 2 первичной обмоткой соединен со входными выводами 1, а краиние выводы вторичной обмотки силового трансформагора 2 подключены через первые обмотки первого и второго двухобмоточных дросселей 3,4 насыщения, к первому и второму диодам выпрямителя 5 соответственно средняя точка вторичной обмот ки силового трансформатора 2 соединена с первым выходным выводом 6. DLL-фильтр 7 входом подключен к выходу вы lрямителя 5, а выходом соединен

rо вторым выходным выводом 6. Узел 8 сравнения входом подключен к выходному выводу 6, а выходом соединен с управляющим входом регулирующего элемента 9 и через инвертор 19 с управляющим входом

16 широтно-импульсного модулятора 3, синхрониэирующие входы 14,15 которого подключены н крайним выводам вторичной обмотки силового трансформатора 2. Выход регулирующе "о элемента 9 через первый и второй развязывающие диоды 10, 11 соединен соответственно с первым и вторым диодами выпрямителя 5, B качестве первых выводов вторых обмоток дросселей 3 и 4 насыщения использованы их концы, соединенные с первь1м выходным выводом 6 и с первым силовым выводом ключа 12, второй силовой вывод которого через первый и второй дополнительные диоды 17,18 соединен с вторыми выводами вторых обмоток соответственно первого и второго дросселей 3,4 насыщения, в качестве которых использованы их

55 начала, а управляющии вход ключа 12 под ключен к выходу широтно-импульсного модулятора 13.

Диоды выпрямителя 5 и развязывающие диоды 10. 11 соединены между собой разноименными выводами, а начала г1ервой и второй обмоток первого и второ о дросселей 3,4 насыщения соединены с одноименными выводами диодов выпрямителя 5 и дополнительных диодов 17,18 соответственно.

Источник питания постоянного напряжения работает следующим образом.

При включении источника питания постоянного напряжения на входные выводы

1 поступает переменное напряжение. например, прямоугольной формы, Входное напряжение через силовой трансформатор 2 в первый момент времени прикладывается к первому двухобмоточному дросселю 3 насыщения. Так как его сопротивление велико, через некоторое время первый двухобмоточный дроссель 3 насыщения перейде1 в состояние насыщения и напряжение вторичной обмотки силового трансформатора 2 поступает через первыи диод выпрямителя 5 и О!.(.-фильтр 7 на выходные выводы 6 источника питания постоянного напряжения.

Во второй пплупериод такая же картина повторится со вторым двухобмпотчным дросселем 4 насыщения, а первый двухобмоточный дроссель 3 насыщения будет отдавагь запасенную в нем энергию по цепи. первая обмотка первого двухобмоточного дросселя 3 насыщения, первый диод выпрямителя 5, 0 Г-фильтр 7, средний вывод вторичной обмотки силового грансформатора

2, первая обмотка перво о двухобмоточного дросселя 3 насыщения, Таким образом обеспечивается конечное перемагничивание двухобмоточных дросселей 3 и 4 насыщения и следовательно устойчивое включение источника питания постоянного напряжения.

В установившемся режиме возможны три случая работы.

1 случай; Напряжение поступающее на вход узла 8 сравнения, больше номинального. В этом случае на выходе узла 8 сравнения устанавливается потенциал, приводящий к открыванию регулирующего элемента 9, который через развяэывающие диоды 10 и 11 обеспечивает в нерабочий полупериод прохождение тока с выходных выводов 6 по цепи: регулирующий элемент

9, раэвязывающий диод 10 или 11, первая обмотка двухобмоточного дросселя 3 или 4 насыщения, вторичная обмотка силового трансформатора 2. средний вывод вторич1823001 ной обмотки силового трансформатора 2, первый и второй выходные выводы 6, регулируюгций элемент 9.

Приложенное к двухобмоточным дросселям 3 и 4 насыщения напряжение, равное сумме выходного нэпряжения источника пи<ания постоянного напряжения и половиь ны напряжения вгоричнои обмотки силового трансформа1ора 2, обеспечивает полное перемагничивание двухобмоточных дросселей 3 и 4 насыщения. Так как величина тока через регулирующий элемент 9 может изменяться в зависимости от величины напряжения на выходе узла 8 сравнения, то и глубина перемагничивания двухобмоточных дросселей 3 и 4 насыщения будет также изменяться и, тем cBMblM, будет поддержиав<ься постоянным напряжение на выходHbl водах 6 постоян«о о напряжения..

В этом режиме потенциал, поступающии на управляющий вход 16. с выхода узла

8 сравнении через инвертор 19 широ< но-импульсного модулятора 13 обеспечивает на его выходе потенциал, вызывающий закрытое сосгояние ключ» 12.

Эпюры напряже«ий и токов, иллюстрирующие режим работы узлов. показаны на фиг 2 (1 случаи)

II случай. Напряжение. посгупающее на вход узла 8 сравнения, равно номинальному. В этом случае на выходе узла 8 сравнения устанавливается нулевои потенциал, который обеспечивает закрытое состояние регулирующего элемента 9 и ключа 12. Перемагничивание двухобмоточных дросселей 3 и 4 насыщения осугцествляется аналогично режиму включения

Эпюры напряжений и гоков показаны на фиг. 2 (П случай).

III случай: Напряжение, поступающее на вход узла 8 сравнения, меньше номинального, На выходе узла 8 сравнения устанавливается потенциал приводящий в закрытое состояние регулирующий элемент

9. Этот потенциал через инвертор 13, на синхронизирующие входы 14, 15 которого поступает напряжение с вторичной обмотки силового трансформатора 2.

На выходе широтно-импульсного модулятора 13 появляются импульсы синхронизирования по заднему фронту. частота которых в два раза больше частоты напряжения, поступающего на входные выводы 1.

Длительность импульсов на выходе широтно-импульсного модулятора 13 пропорциональна величине потенциала на выходе узла 8 сравнения. Выходные импульсы широтно-импульсного модулятора 13 открывают ключ 12,- который обеспечивает

55

35 закорачивание вторых обмоток двухобл<оточных дросселей 3 или 4 насыщения в нерабочий полупериод по цепи вторая обмотка одного иэ двухобмоточных дросселей 3 или 4 насыщения. один из дополнительных диодов 17 или 18, ключ 12. вторая обмотка двухобмоточного дросселя насыщения.

Во время закороченного состояния двухобмото .ного дросселя 3 или 4 насыщения в нерабочий полупериод из него прекращается вывод энергии, запасенной в рабочий полупериод и тем обеспечивается насыщенное состояние двухобмоточных дросселей 3 и 4 насыщения практически с начала рабо<е<о полупериода.

Так как длительность открытого состояния ключа 12 регулируется. то из двухобмо<очных дросселей 3 и 4 насыщения выводигся только строго определенная часть запасеннои энергии и, тем самыл<, регулируется время вхождения двухобл<оточных дросселей 3 и 4 насыщения в насыщенное состояние обеспечивая регулировку напряжения на выходных выводах

6 источника питания постоянного напряжения

Эпюры напряжении и токов показаны на фи» 2 (III случай).

Таким образом предлагаемое <ехниче

rкое решение позволяет модулировать напряжение, поступающее на входные выводы 1 практически от нуля (1 случай) до

100,;ь (II I случаи) с плавным переходом всех

Промежуточных точек i .<езначительныл<и потерями. то есть с высоким КПД.

Формула изобретения

Источник питания постоянного напряжения, содержащии силовой трансформатор, первичная обмотка которого соединена с входными выводами, первый и второй двухобмоточные дроссели насыщения, через первые обмотки которых кра йние выводы вторичной обмотки силового трансформатора подключены соответственно к первому и второму диодам выпрямителя, а средняя точна вторичной обмотки силового трансформатора соединена с первым выходным выводом, DI С-фильтр, вход которого подключен к выходу выпрямителя, а выход соединен с вторым выходным выводом, узел сравнения, входом подключенныи к выходным выводам, регулирующий элемент, управляющий вход которого соединен с выходом узла сравнения, и два развяэывающих диода. при этом первые выводы вторых обмоток дросселей насыщения соединены между собой. о т л и ч а ю щ и йс я тем, чтб, с целью повышения КПД, в него

1823001

Фиг. 2

Составитель А.Шахов

Техред M,Ìîðãåíòàë

Корректор Н.Милюкова

Редактор Т,Иванова

Заказ 2180 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 введены ключ, широтно-импульсный модулятор, два дополнительных диода и инвертор, причем в качестве первых выводов вторых обмоток дросселей насыщения использованы их концы, соединенные с первым выходным выводом и с первым силовым выводом ключа, второй силовой вывод которого через первый и второй дополнительные диоды соединен с вторыми выводами вторых обмоток соответственно первого и второго дросселей насыщения, в качестве которых использованы их начала, а управляющий вход ключа подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, управляющий вход которого через инвертор соединен выходом узла сравнения, а синхрониэирующий вход подключен к крайним выводам вторичной обмотки силового трансформатора, выход регулирующего эле5 мента через первый и второй раэвязывающие диоды соединен соответственно с первым и вторым диодами выпрямителя, при этом соответствующие диоды выпрямителя и развяэывающие диоды соединены

10 между собой разноименными выводами, а начала первой и второй обмоток первого.и второго дросселей насыщения соединены с одноименными выводами диодов выпрямителя и дополнительных диодов соответст15 вен но.