Стабилизированный источник питания

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) 5 05 F 1/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3518139/24-07 (22) 07.12.82 (46) 07.07.84. Бюл. Р 25 (72) B.A.Äàöåíêo и В.И.Хандогин (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации источникоь постоянного тока Б1 -7, Б1 -8, Б1 -9, Б1 -10, П.16. с.19.

2. Мкртчян Ж.A. Электропитание электронно-вычислительных машин.

Yi., "Энергия", 1980, с. 26, рис.2.5. (54)(57 ) СТАБИЛИЗИРОВАННЫИ ИСТОЧНИК

ПИТАНИЯ, содержащий первичный регулятор напряжения с управляющим входом, вход которого является входом . источника, последовательно соединенные преобразователь напряжения, вы-.

„„SU„„1101801 А прямитель, фильтр и линейный стабилизатор напряжения, ьыход которого соединен с выходом источника, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПЩ и гальванического разделения входных и выходных цепей, ь него введены последователь но соединенные дополнительные преобразователь напряжения, выпрямитель и фильтр, причем входы основного и дополнительного преобразователей напряжения соединены последовательно и подключены к выходу первичного регулятора напряжения, управляющий вход которого соединен с входом основного преобразователя напряжения, а выход дополнительного фильтра соединен с выходом источника.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах питания низковольтной аппаратуры.

Известен стабилизированный источник питания, содержащий преобразователь напряжения (трансформатор

При переменном входном напряжении и инвертор при постоянном входном напряжении), выпрямитель, фильтр и линейный стабилизатор напряжения t 1). (0

Недостатком этого источника яьляется низкий КПД, так как вся выходная мощность проходит через линейный стабилизатор напряжения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стабилизированный источник питания, который содержит последовательно соединенные первичный регулятор напряжения с управляющим входом, 20 преобразователь напряжения, выпрямитель, фильтр и линейный стабилизатор напряжения. Причем управляющий вход первичного регулятора напряжения подключен к входу и выходу регулирующего элемента линейного стабилизатора напряжения (2)..

В ряде случаев преобразователь напряжения разделяют на ряд преобразовательных ячеек. В этом устройвЂ(.. гве первичный регулятор напряжения с высоким КПД поддерживает постоянное падение напряжения на регулирующем элементе линейного стабилизатора напояження. Однако вся выходная мощность источника прохо- 35 дит через линейнйй стабилизатор.

Недостатком устройства является низкий КПД. Кроме того, связь регулирующих элементов входной и выходной цепей создает трудности в обеспечении гальванического разделе— ния этих цепей.

Цель и эобретения — повыше ние КПД с. абилизированного источника пита;.и.-. и гальваническое разделение 45 входных и выходных цепей.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания, содержащий первичный регулятор напряжения с управляющим входом, вход которого являетсн входом источника, последовательно соединенные преобразователь напряжения, выпрямитель, фильтр и линейный стабилизатор напряжения, выход которого соединен с выходом источника, введены последовательно соединенные дополнительные преобразователь напряжения, выпрямитель и фильтр, причем входы основного и дополнительного преобразователей напряжения соединеныбО последовательно и подключены к выходу первичного регулятора напряжения, управляющий вход которого соединен с входом основного преобразова- теля напряжения, а выход дополнитель-65 ного фильтра соединен с выходом устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема источника питания; на фиг. 2 — функциональная схема варианта источника питания при переменном входном напряжении; на фиг. 3 и 4 то же, с ячеечной структурой; на фиг. 5 — то же, с совмещением преобразования и регулирования напряжения.

Стабилизированный источник питания (фиг. 1) содержит первичный регулятор 1 напряжения, вход которого является входом источника питания, последовательно соединенные дополнительные преобразователь 2 напряжения, выпрямитель 3 и фильтр

4, также последовательно соединенные основные преобразователь 5 напряжения, выпрямитель 6, фильтр 7 и линей ный стабилизатор 8, выход которого является выходом устройства. Входы основного 5 и дополнительного 2 преобразователей напряжения соединены последовательно и подключены к выходу первичнбго регулятора 1 напряжения. Управляющий вход первичного регулятора 1 соединен с входом преобразователя 5 напряжения. Выход фильтра 4 соединен с выходом устройства.

При переменном входном напряжении повышенной частоты (фиг. 2) первичный регулятор напряжения выполняют на магнитном усилителе 9, а в качестве преобразователей 2 и 5 напряжения используют трансформаторы

"О и 11 соответственно.

При постоянном входном напряжении и ячеечной структуре преобразователя (фиг. 3) стабилизированный источник питания содержит первичный ключевой регулятор 12 напряжения, линейный стабилизатор 8 напряжения, выход которого является выходом устройства, Yi преобразовательных ячеек 13, каждая из которых содержит последовательно соединенные инвертор 14, выпрямитель 3 и фильтр 4. Входы преобразовательных ячеек соединены последовательно и подключены к выходу первичного регулятора 12 напряжения. Управляющий вход регулятора 12 соединен с вхо-" дом М-й преобразовательной ячейки.

13, с выходом которой соединен вход линейного стабилизатора 8.

Выходы (И-1) -ой преобразовательной ячейки 13 соединены параллельно и подключены к выходу устройства.

Так как от ячейки 13, соединенной со стабилизатором З,требуется повышенное выходное напряжение для компенсации падения напряжения на стабилизаторе 8, с целью унификации элементной базы стабилизированного источника питания выходы М-й и (М-1) -ой преобразовательных ячеек

1101801

13 соединяют последовательно и подключают к входу линеиного стабилизатора 8 напряжения (фиг. 4).

При высоких входных напряжениях ключевой регулятор получается громоздким. Поэтому его совмещают с преобразовательными ячейками.

Этот вариант стабилизированного источника питания (фиг. 5) содержит

М преобразовательных ячеек 13, линейный стабилизатор 8 напряжения и широтно-импульсный модулятор 15.

Входы преобразовательных ячеек 13 соединены последовательно и подключены к входу устройства. Вход линейного стабилизатора 8 подключен к выходу М-й преобразовательной ячейки 1 3, а выход является выходом устройства. Выходы (Y.-1) -й преобра зовательной ячейки 13 соединены параллельно и подключены к выходу устройства. Управляющие входы инверторов 14(М-1)-ой преобразовательной ячейки 13 соединены через широтноимпульсный модулятор 15 с управляю— щим выходом инвертора 14 М-й преобразовательной ячейки 13. Управляющий вход модулятора 15 соединен с входом преобразовательной М-й ячейки 13.

" Стабилизированный источник питания (фиг. 1) работает следующим образом.

Входное напряжение поступает на первичный регулятор 1. Era выходное напряжение распределяется между входами основного 5 и дополнительного 2 преобразователей напряжения.

Входные токи преобразователей 2 и

5 и выходные напряжения дополнительного фильтра 4 и линейного стабилизатора 8 напряжения равны.

Поэтому выходное напряжение регулятора 1 распределяется на входах преобразователей 2 и 5 пропорционально их выходным напряжениям и обратно пропорционально их коэффициентам передачи, а изменение падения напряжения на линейном стабилизаторе 8 вызывает изменение входного напряжения преобразователя 5 того же знака. Первичный регулятор

1 настроен на поддержание постоянным входного напряжения преобразователя 5. Поэтому, если по какойлибо причине выходное напряжение источника превышает номинальное,то регулирующий элемент линейного стабилизатора 8 начинает закрываться, возрастают падение напряжения на нем и входное напряжение преобразователя 5, уменьшается выходное напряжение регулятора 1 так, что входное напряжение преобразователя

60 зить массу, габариты и энергопотребление этих и т чников.

5 снова равно номинальному значению, следовательно уменьшается входное напряжение преобразователя 2, коэффициент передачи которого неизменен, и уменьшается до номинального . значения выходное напряжение источника питания. Аналогичные процессы происходят пр« понижении выходного напряжения.

В виду того, что в предлагаемом источнике питания через линейный стабилизатор 8 про:;одит только часть выходного тока, то его КПД выше, чем у известного. Изменяя со— отношение коэффициентов передачи

15 дополнительного 2 и основного 5 преобразователей напряжения, можно менять долю выходного тока, проходящую через линейный стабилизатор 8.

Аналогично работают и варианты источника питания с переменным входным напряжением (фиг. 2) и с" ячеечной стуктурой преобразователя напряжения (фиг. 3 и 4). Применение трансформаторов 10 и 11 в качестве

25 преобразователей 2 и 5 напряжения и магнитного усилителя 9 в качестве регулирующего элемента предваритель—

I ного регулятора 1 при переменном входном напряжении повышенной частоты позволяют при малых габаритах и высоком КПД получить и минимальный уровень создаваемых источником помех (фиг. 2} . Ячеечная структ; ра преобразователя напряжения (фиг. 3) позволяет выполнять ячейки низковольтными (хотя и высокопотенциальными), что уменьшает габариты, массу и повышает надежность источника.

Введение сдвига по фазе между моментами коммутации инверторов 14 преобЩ разовательных ячеек 13 снижает пульсацию выходного напряжения источников.

При совмещении преобразования и первичного регулирования напряжения (фиг. 5}, последнее осуществляется изменением коэффициента передачи преобразовательных ячеек 13 за счет введения паузы при переключении инверторов 14 или между пачками импульсов, создаваемой широтно-импульсным модулятором 15. Удлинение этой паузы уменьшает коэффициенты передачи ячеек 13 и аналогично уменьшению коэффициента передачи первичного регулятора 1.

Предлагаемое изобретение повышает КПД стабилизированного источника питания при гальваническом разделении входных и выходных цепей, что позволяет увеличить надежность, снищц ищ Заказ 4766/32

Тираж 842 Подписное

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