Стабилизированный источник питания

Стабилизированный источник питания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскин

Социалистических

Республик (») 547744

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.01.75 (21) 2100356/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.02.77. Бюллетень № 7 (45) Дата опубликования описания 16.05.77 (51) М. Кл.

G 05 F 1/56

Государственный ноиитет

Совета Министров СССР оо делам иэабретений и открытий (53) ДК 621.316.722. .1 (088.8) (72) Автор изобретения

И. И. Куликов (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

20

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания различных устройств.

Известны стабилизированные источники питания (1), (2).

Одно из известных устройств питается постоянным током от выпрямителя, подключенного к понижающему трансформатору, масса которого значительно увеличивает вес и габариты.

Известно устройство, содержащее выпрямитель, вход которого подключен к выходным выводам, четырехполюсник, состоящий из импульсного стабилизатора на ключевом транзисторе и последовательно с ним соединенного преобразователя напряжения с выходным трансформатором (2).

Целью изобретения является обеспечение возможности работы стабилизированного источника питания от питающих сетей с различными номинальными напряжениями при небольшом весе и габаритах.

Это достигается тем, что стабилизированный источник питания выполнен в виде, по крайней мере, двух идентичных четырехполюсников, подключенных к выходу выпрямителя через дополнительно введенный коммутатор, имеющий, по крайней мере, два положения, соответствующие различHbIM номиналам питающего напряжения, а выходные выводы четырехполюсников подсоединены к отдельным равнозначным обмоткам выходного трансформатора.

Кроме того, для уменьшения бросков тока через ключевой транзистор импульсного стабилизатора в моменты переключений в цепь введена отдельная обмотка общего трансформатора обратной связи.

На чертеже изображена принципиальная схема стабилизированного источника питания.

Он содержит трехфазный выпрямитель 1, коммутатор 2, четырехполюсники 3,4 со структурой силовой части импульсного стабилизатора с последовательным включением регулирующего элемента и дросселя, в которые входят имеющие одинаковую емкость конденсаторы 5, 6 входных фильтров, регулирующие транзисторы 7, 8, коммутирующие диоды 9, 10 равным количеством витков обмотки 11, 12 дросселя 13, имеющие одинаковую емкость конденсаторы 14, 15 выходных фильтров.

На выходе четырехполюсника 3 включен модулятор 16 длительности управляющих импульсов, в состав которого входит также трансформатор 17. К

547744

15

60 выходным выводам четырехполюсников через транзисторы 18, 19 усилителя мощности преобразователя подсоединены имеющие равное число витков обмотки 20, 21 выходного трансформатора преобразователя 22. Питание модулятора 16 и задающего генератора 23, вырабатывающего сигналы управления транзисторами 18, 19, осуществляется от источника "«+ 27в".

Устройство работает следующим образом.

При питании стабилизированного источника от электросети "3 50Гц, 220 в" переключатель ком-. мутатора 2 устанавливается в положение "220в". В этом случае четырехполюсники 3, 4 образуют два импульсных стабилизатора, подключенных параллельно к выпрямителю 1. Эти импульсные стабилизаторы имеют общий дроссель 13 сглаживающего фильтра.

Четырехполюсник 3, на выходе которого включен модулятор 16, образует ведущий импульсный стабилизатор, а четырехполюсник 4 — ведомый, Выходное напряжение ведомого стабилизатора равно выходному напряжению ведущего, так как эти напряжения определяются равными напряжениями на обмотках 11, 12 общего дросселя 13.

Управление транзисторами 7, 8 осуществляется синхронно, для чего их входные цепи через резисторы, величина которых зависит от базовых характеристик используемого типа транзисторов, подключены к обмоткам общего трансформатора 17 модулятора 16.

Напряжение выхода импульсных стабилизаторов поддерживается на постоянном уровне за счет изменения скважности работы транзисторов 7, 8, зависящей от изменений входного напряжения питания и тока нагрузки и определяемой скважности импульсов управления, вырабатываемых модулятором 16.

К выходам ведутцего и ведомого импульсных стабилизаторов через транзисторы 18, 19 подключены обмотки 20, 21 трансформатора 22. Транзисторы 18, 19,трансформатор 22 и задающии генератор 23 образуют схему двухтактного преобразователя напряжения, в котором половины первичной обмотки трансформатора гальванически разнесены.

Симметрирование токов, протекающих через транзисторы 7, 8, осуществляется за счет того, что и ведомый и ведущий стабилизатор нагружены на одну и ту же нагрузку — выходной трансформатор.

При питании от сети "3 50 Гц, 380 в" переключатель коммутатора 2 устанавливается в положение

"380в". В этом случае четырехполюсники 3, 4 соединяются так, что образуют два соединенных последовательно импульсных стабилизатора, подключенных к выпрямителю 1. Напряжение питания равномерно распределяется между ведомым и ведущим импульсными стабилизаторами. Это обеспечивается, практически, полной идентичностью их характеристик, а также включением параллельно их входам соединенных последовательно и имеющих одинаковую емкость конденсаторов 5, 6; магнитной связью между обмотками 11, 12; одинаковой по, величине и характеру нагрузкой на их выходах и синхронностью управления транзисторами 7, 8.

Действительно, поскольку напряжения на конденсаторах 14, 15, которые определяются равными напряжениями на обмотках 11, 12 дросселя 13, равны между собой, напряжения на конденсаторах 5, 6 также равны между собой, так как при открытых транзисторах 7, 8 они определяются как сумма напряжений на соответствующих обмотках дросселя и конденсаторах выходных фильтров 14, 15.

Напряжения же на транзисторах 7, 8 в закрытом состоянии определяются равными напряжениями на конденсаторах 5, 6.

Существующие в реальном устройстве различия в скорости переключения транзисторов не приводят к возникновению на них перенапряжений, так например, при отставании включения транзистора 8 ток уже открывшегося транзистора 7 замыкается через обмотку 11 дросселя 13, конденсатор 14 и при открытом транзисторе 18 — обмотку 20 трансформатора 22 и конденсатор 6, включенный на входе ведомого стабилизатора 4. Напряжение на транзисторе не только при этом повышается, а уменьшается, так как на обмотке 12 дросселя 13 появляется напряжение, направленное встречно напряжению на конденсаторе 6. В остальном работа стабилизированного источника при питании его сети

"3 50Гц,380в" аналогична его работе при питании от сети "3 50Гц, 220в".

Устройство может быть выполнено и с другой структурой силовой части. Питание модулятора и задающего генератора может осуществляться как от отдельного источника, так и со входа стабилизатора или с его выхода, при этом следует предусматривать пусковые цепи. При проектировании устройства с выходом на постоянном токе модулятор 16 целесообразнее включать на выходе устройства.

Синхронность работы транзисторов 7, 8 может быть достигнута и при бестрансформаторном управлении, однако при этом схема управления усложняется. Преобразователь напряжения может быть выполнен по схеме с самовозбуждением, а модулятор и задающий генератор — в виде одного узла.

Существующее различие в скорости переключения реальных транзисторов 7, 8 может привести к выбросам коллекторного тока, амплитуда которого в два раза больше амплитуды тока, протекающего через транзистор в открытом состоянии. При частоте преобразования 5 — 10 кГц (период—

200 — 100мксек) и времени переключения транзисторов 1 — 2мксек длительность выбросов тока не превышает 0,5 — 1 мксек и с ними можно не считаться, так как существующие транзисторы допускают такие выбросы тока. Но с ростом частоты преобразования выбросы тока удвоенной амплитуды могут привести к увеличению потерь в транзисторных ключах и снижению надежности устройства. Это можно исключить, если в цепи эмиттеров

547744 транзисторных ключей импульсных стабилизаторов ввести обмотки общего трансформатора обратной связи таким образом, чтобы его суммарный магнитный поток при равных токах эмиттеров равнялся нулю.

Обмотки трансформатора обратной связи 24, 25 включены в эмиттерные цепи трансформаторов 7, 8.

К эмиттеру транзистора 7 обмотка трансформатора 24 подсоединена началом, а к эмиттеру транзистора 8 обмотка 25 этого же трансформатора подсоединена концом. Обмотки имеют равное количество витков, поэтому при равенстве токов эмиттеров транзисторов 7, 8 магнитный поток, создаваемый этими токами в трансформаторе 17, равен нулю и напряжение на его обмотках практически равно нулю;

При запаздывании включения, например, транзистора 8 ток в момент включения начинает протекать только по обмотке 24, в результате чего магнитный поток в трансформаторе 17 становится не равным нулю и на его обмотках появляется напряжение, причем полярность его такова, что оно сдерживает включение транзистора 7 и форсирует включение транзистора 8, Токи транзисторов в момент переключения в этом случае могут отличаться друг от друга только на величину тока намагничивания трансформатора 17, т.е,, практически будут равны и выбросы коллекторного тока не будут наблюдаться.

Формула изобретения

1. Стабилизированный источник питания, содержащий выпрямитель, вход которого подключен к выходным выводам, четырехполюсник, состоящий из импульсного стабилизатора на ключевом транзисторе и последовательно с ним соединенного преобразователя напряжения с выходным трансформатором, отличающий ся тем, что, с целью обеспечения возможности его работы от питающих сетей с различными номинальными напряжениями при небольшом весе и габаритах, он выполнен в виде, по крайней мере, двух идентичных четырехполюсников, подключенных к выходу выпрямителя через дополнительно введенный коммутатор, имеющий по крайней мере, два положения, соответствующих различным номиналам питающего напряжения, а выходные выводы четырехполюсников подсоединены к отдельным равнозначным обмоткам выходного трансформатора.

2. Стабилизированный источник по и. 1, о т л ич а ю щий с я тем, что, с целью уменьшения бросков тока через ключевой транзистор импульсного стабилизатора в моменты переключений, в цепь эмиттера каждого из ключевых транзисторов введена отдельная обмотка общего трансформатора обратной связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Грейвер Е. С. "Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока" М., "Связь", 1970 г., стр. 109

2. Белопольский И.И. и др. "Стабилизаторы низких и милливольтовых напряжений", М., "Энергия", 1970 r., стр. 106 (прототип) .

Составитель С. Чернышева

Редактор 3 Афанасьева гсхред О. Луговая

Корректор Б IOrac

Заказ 787/100

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Тираж ь J62 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5