Стабилизирующий источник вторичного электропитания

 

„„SU„„1051514

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Зсю G 05 Р 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3393499/24-07 (22) 15.02.82 (46) 30.10.83. Бюл. 40 (72) А.И.Иванов-Цыганов, А.Н.Якушкин и В. И. Хандогин (53) 621.316,722 1(088.8) (56) 1. Узберг Н.П. Источники питания с бестрансформаторным входом,В кн. Полупроводниковая электроника в технике связи. Под ред. И.Ф.Николаевского, вып.19, M. "Связь",1978, с.207, рис.2.

2. Там же, с ° 208, рис ° 3.

3 ° Колосов В.А., Горшков В.Н.Транзисторный преобразователь для работы от источников с повышенным напряжением. Сб. "Устройства вторичных источников электропитания РЭА. И,, Иатериалы семинара ИДНТП, 1976, с.56, (54) (57) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ИСТОЧНИК

ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащий задающий генератор и 11 преобразовательных ячеек, каждая из которых состоит иэ транзисторного усилителя с выходным трансформатором, к вторичной обмотке которого подключен выпрями" тель, причем| цепи питания каждой преобразовательной ячейки зашунтиро- ваны конденсатором, которые соедине ны последовательно и подключены к входным выводам, при этом выходные выпрямители подключены к выходному конденсатору параллельно, о т л ич а ю щ и й. с я тем, что, с целью повышения КПД, уменьшения нестабильности и увеличения коэффициента сглаживания пульсаций напряжения, улучшения массо-габаритных показателей, введены импульсный стабилизатор напряжения и параллельный непрерывный стабилизатор напряжения, каждый из которых входными выводами подключен к выходу выпрямителя одной иэ преобразовательных ячеек, а выходными выводами - к выходному конденсатору.

30 0

55

1 10

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке источников вторичного электропитания различной радиоэлектронной аппаратуры.

Известны стабилизиру>сщие источники вторичного электропитания, содержащие задающий генератор, стабилизатор напряжения,, выходной конденса тор и преобразовательную ячейку, которая состоит иэ транзисторного уси лителя с последовательно соедииен-ными выходным и дополнительным трансформатораьч, причем вторичная обмотка выходного твансформатора через первый вь>прямитель соединена с выходным конденсатором, а вторичная обмотка дополнительного трансформатора через второй выпрямитель зашунтирована конденсатором и подключена к стабилизатору напряжения, цепь обратной связи которого соединена с выходным конденсатором (1 3 и 2 "1

Недостатками данных устройств являются низкий КПД и плохие массогабаритные показатели, так как ре" гулирование и стабилизация выходного напряжения осуществляются путем изменения напряжения на первичной обмотке дополнительного трансформатора за счет шунтирования выхода выпрями теля,, подключенного к его вторичной обмотке, регулирующим элементом стабилизатора напряжения. При этом дополнительный трансформатор с подключенными к его вторичной обмотке элементами включен в силовую цепь преобразовательной ячейки и играет роль балластного сопротивления,потери мощ(ности на котором ограничивают КПД уст рой сч. ва. Кроме того, данные преобразователи имеют низкую стабильность выходного напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее задающий генератор, стабилизатор напряжения, выходной конденсатор и ъ преобразовательных ячеек, каждая из которых состоит из транзисторного усилителя с выходным трансформатором, к вторичной обмотке которого подкпючен выпрямитель,причем цепи питания преобразовательных ячеек зашунтированы конденсаторами и образуют последовательную цепь, а выходы соединены параллельно и подключены к выходному конденсатору, при этом управляющие входы преобразовательных ячеек

51514 2 соединены с выходами задающего генератора (3 3.

Недостатками известного устройства являются относительно низкие массогабаритные показатели, невысокая стабильность и большие пульсации выходного напряжения, а. такwe ограниченный КПД, так как в процессе стабилизации выходного напряже" ния участвуют все преобразоватвльныв ячейки. Стабилизация напряжения осуществляется изменением скважности работы преобразовательных ячеек, при этом напряжение на обмотках выходных трансформаторов имеет изменяемую паузу на нуле, что приводит к необходимости :использования для уменьшения пульсации в выходном фильтре дросселей и конденсаторов с большими значениями индуктивности и емкости. Большие масса и габариты реактивных элементов снижают массо-габаритные покаэатели всего устройства. Эффективные значения токов в элементах преобразовательных ячеек, в входном и выходном фильтрах и в шунтирующих их цепи питания конденсаторах иэ-эа формы напряжения, имеющий паузу на нуле, значительно превышают средние значения, увеличивая тем самым потери мощности в них и снижая КПД устройства. Цепь обратной связи устройства стабилизации должна содержать элементы гальванического разделения между входными и выходными цепями, что усложняет схему устройства, а также ухудшает его массогабаритные показатели.

Цель изобретения — повышение КПД, уменьшение нестабильности и увеличение коэффициента сглаживания пульсаций напряжения, улучшение массогабаритных показателей. (Поставленная цель достигается тем, что в стабилизирующий источник вторичного электропитания, содержащий задающий генератор и и преобразовательных ячеек, каждая из которых сос50 тоит из транзисторного усилителя с выходным -ðàíñôîðìàòîðîì,,к втори чной обмотке которого подключен выпрями тель, причем цепи питания каждой преобразовательной ячейки зашунтированы конденсатором, которые соединены последовательно и подключены к входным выводам, при этом выходные выпрямители подключены к выходному

10515

3 конденсатору параллельно, введены импульсный стабилизатор напряжения и параллельный непрерывный стабилизатор напряжения, каждый из которых входными выводами подключен к выходу выпрямителя одной из преобразовательных ячеек, а выходными выводами к выходному конденсатору.

На чертеже представлена схема стабилиэируоцего источника вторичного электропитания с четырьмя преобразовательными ячейками.

Источник содержит задающий генератор 1, четыре преобразовательные ячейки 2-5, каждая из которых состоит 5 из транзисторного усилителя бс выходным трансформатором 7. Выпрямители

8 и 9, подключенные к вторичной обмотке выходного трансформатора, подключены параллельно к выходному конденсатору 10 непосредственно, выпрямитель 11 - через импульсный стабилизатор 12, а выпрямитель 13 - через параллель ный непрерывный стабилизатор

14. Цепи питания каждой преобразовательной ячейки зашунтированы конденсаторами 15- 18, которые включены последовательно и подключены к входным выводам. Управляющие входы первой преобразовательной ячейки соединены с выходом задающего генераЛ \ тора, а управляющие входы последуацей преобразовательной ячейки подключены к дополнительным обмоткам 19 и 20 выходного трансформатора 7 предыдущей ячейки.

Устройство работает следующим . образом.

На базы транзисторов первой преобразовательной ячейки 2 от зада. 40 ющего генератора 1 поступает управляющее напряжение прямоугольной формы (типа меандр ) в противофазе.Эти транзисторы„ поочередно открываясь и закрываясь, подключают напряжение к первичной обмотке трансформатора

7, меняя его полярность в каждом полупериоде работы задающего генератора 1. На обмотках трансформатора 7 появляется переменное напряжение прямоугольной формы. С вторичной обмотки трансформатора 7 напряжение необходимой величины через выпрямитель 8 поступает на выходной конденсатор 10 и выход устройства, а с дополнительных обмоток 19 и 20 трансформатора 7 управляющее напряжение прямоугольной формы поступает на базы транзисторов второй преобра14

4 зовательной ячейки 3, работа которой аналогична. первой.

Управляющее напряжение на базы транзисторов каждой преобразовательной ячейки, начиная со второй, поступает со сдвигом по фазе относительно управляющего напряжения на базах транзисторов предыдущей преобразовательной ячейки, который определяется-постоянной времени преды- дущей преобразовательной ячейки. С выхода преобразователь ьх ячеек 4 и 5 от выпрямителей соответственно

11 и 13 напряжение поступает через стабилизаторы 12 и 14 на выходной конденсатор 10 и выход устройства.

Напряжения на конденсаторах 15 и

16, шунтирующих цепи питания преобразовательных ячеек 2 и 3, равны, так как выходное напряжение 0в„,„на выходном конденсаторе 10. является общим для всех ячеек и падения на" пряжений на диодах выпрямителей

8 и 9 приблизительно одинаковы, сле» довательно, напряжения на вторичных обмотках трансформаторов 7 равны и при одинаковых коэффициентах трансформации трансформаторов равны напряжения на первичных обмотках, а значит и напряжения питания самих преобразовательных ячеек. Коэффициен ты трансформации трансформаторов

7 преобразовательных ячеек 4 и 5 выбираются такими, чтобы ток нагрузки параллельного непрерывного стабили- . затора 14 напряжения был меньше тока нагрузки импульсного стабилизатора 12 напряжения, который,в свою очередь был бы меньше тока нагрузки всего устройства. Суммарное напряжение на конденсаторах 15-18, шунтирующих цепи питания преобразовательных ячеек, равно входному напряжению

U <. При воздействии дестабилизирующих факторов, например при увеличении входного напряжения, цепи обратной связи стабилизаторов 12 и 14 для поддержания выходного напряжения неизменным вырабатывают управляаций сигнал, который воздействует на регулирующие элементы стабилизаторов. При этом ток нагрузки стабилизаторов уменьшается, Увеличивается эквивалентное сопротивление в цепи первич- " ных обмоток трансформаторов 7 преобразовательных ячеек 4 и 5 и, следовательно, напряжение питания этих ячеек, а напряжение питания преобразовательных ячеек 2 и 3 остается неизменным, 5 10 при этом остается неизменным и выходное напряжение устройства.

В процессе стабилизации выходного напряжения участвуют только преобразовательные ячейки 4 и 5, рассчитанные на часть выходной мощности устройства. При этом повышается КПД устройства.

Преобразовательная ячейка 4 с импульсным стабилизатором 12 напряжения на выходе осуществляет грубую стабилизацию выходного напряжения, а преобразовательная ячейка 5 с параллельным непрерывным стабилизатором 14 напряжения на выходе осуществляет точную стабилизацию и обеспечивает малые пульсации выходного напря:-".ения. Причем стабилизатор 14 на" пряжения рассчитывается на меньший

roê нагруэю, чем импульсный стабилизатор !2 напряжения, ток нагрузки которого значительно меньше тока нагрузки всего устройства, и КПД стабилизированного преобразователя по" лучается высоким, Напряжение на обмотках выходных трансформаторов 7 имеет прямоугольную форму без изменяемой паузы на нуле, тем самым устраняется необходимость использования больших реактивных элементов а выходном фильтре, емкость выходного конденсатора 10 относительно

51514 не вели ка, эффект и вное и среднее значения токов в преобразовательньи ячейках 2 и 3 равны, что улучшает массогабаритные показатели устройства и повышает его КПД. Стабилизаторы 12 и 14 напряжения включены во вторичной цепи выходных трансформаторов ? преобразовательных ячеек 4 и

5 и имеют непосредственное соединение цепи обратной связи с выходом устройства, что обеспечивает высокую стабильность выходного напряжения.

При этом, гальваническое разделе" ние между входом и выходом устрой-, ства осуществляется самими выходными трансформаторами 7, что упрощает схему устройства. Соединение управляющих,входов преобразовательных ячеек 3-5 с дополнительными обмотками 19 и 20 соответственно выходного трансформатора предыдущей преобразовательной ячейки 3-5 обеспечивает задержку между переключением транзисторных усилителей б соответственноо преобразовательных ячеек

2-5, исключает их одновременное переключение, что приводит к уменьшению пульсаций входного и выходного напряжений ° Задающий генератор

1 в этом случае имеет выходы для подключения только одной преобразовательной ячейки и схема его значительно упрощается.

1051514

Составитель И.Никитин

Редактор Ю.Ковач Техред И.Метелева Корректор А.Ференц

Заказ 8665/47 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4!5

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