Стабилизированный источник питания

 

Изобретение позволяет повысить КПД стабилизированного источншщ. питания за счет более эффективной передачи энергии, накапливаемой в корректирующих дросселях, в цагрузку. Источник питания содержит транзисторный преобразователь (ТП), выполненный на транзисторах 4, 5. На выходе ТП включен трансформатор В, к вторичной обмотке которого подключен выпрямитель 9 и LC-фильтр 10. Последовательно с транзисторами 4, 5 включены корректирующие дроссели 6, 7. Базы транзисторов 4, 5 соединены с выходом блока управления, выполненным по принципу широтно-имг пульсной модуляции. Указанный эффект достигается тем, что силовой дроссель 11 LC-фильтра вьшолнен с дополнительной обмоткой 22 и с промежуточным выводом в основной обмотке. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

cion 4 Н 02 M 3/335, @я®1(» - %3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1», 13

,Ъ д . ц

Яа ф, 11 д -. *

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3823405/24-07 (22) 10.12.84 (46) 23.03.86. Бюл. У 11 (72) Л.Р.Гутер (53) 621.316.722. 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 851370, кл. G 05 Р 1/56, 1981.

Юрченко А.И. Преобразователь сетевого напряжения в стабилизированное постоянное — Электронная техника в автоматике. Под ред. Ю.И,Конева.

М.: Радио и связь, 1981, вып. 12. с; 42-47. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЬЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Ф (57) Изобретение позволяет повысить

КПД стабилизированного источи

„„SU„„1220075 А питания за счет более эффективной передачи энергии, накапливаемой в корректирующих дросселях, в нагрузку. Источник питания содержит транзисторный пре<фразователь (ТП), выполненный на транзисторах 4, 5. На выходе ТП включен трансформатор 8, к вторичной обмотке которого подключен выпрямитель 9 и LC-фильтр 10.

Последовательно с транзисторами 4, 5 включены корректирующие дроссели

6, 7. Хазы транзисторов 4, 5 соединены с выходом блока управления, выполненным по принципу широтно-им:. пульсной модуляции. Указанный эффект достигается тем, что силовой дроссель 11 LC-фильтра выполнен с дополни гельной обмоткой 22 и с промежуточным выводом в основной обмотке.

". 22200/5

Обмотка 22 служит источником ока для вторичных обмоток дросселей о, 7.

При закрытом состоянии транзистороа

5 диоды выпрямителя 9 находятся в проводящем состоянии. На входном

Ъ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, Цель изобретения — повьппение

101Д за счет более эффективной переда чи энергии, накапливаемой в корректирующих дросселях, в нагрузку, 11а фиг„1 представлена функциональ ная схема,-предлагаемого стабилизирсванного источника питания; на фиг.2 — временные диаграммы сигналов тока через силовой транзистор и напряжения на тгем, иллюстрирующие процесс переключения трачзистора.

Устройство содержит подключенный к первичному источнику 1 (фиг„1) питания транзисторный преобр".ç""ователь нап;яжения, выттолненный, например, по полумостовой схеме и конденсаторами 2 3 и силовыми транзисторами

4, 5 последовательтто с эмиттер-коллекторными переходами транзисторов

5 включены первичные обмотки корректирующих цросселей 6., 7. а з диагональ преобразователя — первичная обмотка силового трансформатора 8, к вторичной обмотке ".ðàíñôîpìû.-ора последовательно подключены выпрямитель 9 и LC-фильтр 10 с силовым дросселем 11 и конденсатором !2, блок 13 управления с. усилителем 14 сигнала рассогласования, íсточником

15 опорного напряжения, широтно-импульсным модулятором 16, фазорас епительным триггером 17 и развязывающими трансформаторами 18, 19, Вход блока 13 управления (вход усилителя

14 сигнала рассогласования) соединен с выходом 1 .С-фильтра 10, а выходы (вторичные обмотки развязывающих трансформаторов 18„ 19) — с эмиттербазовыми цепями силовых транзисторо-.

4, 5, Вторичные обмотки корректирую— выводе основной обмотки цросселя 11 и входе обмотки ?3 поддерживается

".àïpÿæåíHe, близкое к ттулю„ что поз-воляет полностью pbIBBcTI» накопленную

-:.;ê=.åðãèî из дросселей 6., 7. 2 ил. ш-::-х дроссе.-

24,. 25 с ре-исторами 26, 27 и 28, 2я 29,, конденсаторами 30, 31 и диодами

32 33 и 34, 35. Позицией 36 на схеме обозначена нагрузка источника.

Устройство работает следующим образом...

Питающее напряжение от первичновЂ. о источника 1 питания поступает на преобразователь напряжения. В . процсссе комму аци:-". транзисторов 4, (.

5 мпульсы напряжения направляются

-та первичную обмотку трансформатора

8.. .С вторичнои обмотки трансформатора 8 импульсы напряжений подводятк выпрямителю 9. Выпрямленное напряжение фильтруется С-фильтром I f

10 и:поступает на нагрузку 36. Блок

l3 у:гравления формирует импульсы вЂ,-правления для эмиттер-базовых це.ей транзисторов 4, 5. При этом усилитель .4 сигнала рассогласова4Q ния подает на вход широтно-импульсного модулятора 16 сигнал, опредепенттый разностью напряжения на нагрузкс 36 и на источнике 15 опорного н;.-, яження. Фазорасщепительный триг:":-р 17 разделяет импульсы широтно1220075

10 !

25 импульсного модулятора 16 на два такта, через развязывающие трансформаторы 18, 19 сформированные импульсы управления поступают к транзис- . торам 4,5. Изменение длительности импульсов управления позволяет поддерживать постоянным напряжение на нагрузке 36.

Корректирующие дроссели 6, 7 служат для уменьшения скорости нараста- ния коллекторных токов при включении транзисторов 4, 5. С помощью этих дросселей формируется безопасная траектория переключения транзисторов 4, 5 и уменьшается мощность, выделяемая при их включении. Корректирующие RCD-звенья 24, 25 служат для уменьшения скорости нарастания напряжения на транзисторах 4, 5.

С помощью этих звеньев формируется траектория безопасного выключения транзисторов 4, 5, а также уменьшается мощность, выделяемая при их выключении.

При выключении транзисторов 4, 5 на вторичных обмотках корректирующих дросселей 6, 7 возникает напряжение, которое через диоды 20, 21 прикладывается к дополнительной обмотке 22 силового дросселя 11. Передача энергии, накапливаемой в дросселях 6, 7 в течение времени открытого состояния транзисторов 4, 5, в нагрузку 36 оказывается возможной, если к вторичным обмоткам дросселей 6, 7 подключен источник тока.

При этом напряжение на вторичных обмотках дросселей 6, 7 должно быть близко к нулю. При нарушении этого условия, например при непосредственном подключении диодов 20, 21 к нагрузке 36, возможен только частичный отвод энергии в течение времени, когда выброс напряжения на вторичных обмотках дросселей 6., 7, .Ф превышает напряжение на нагрузке 36.

Кроме того, при этом резко возрастает уровень электромагнитных помех на выходе источника.

В предлагаемом устройстве в качестве источника тока, подключаемого к вторичным обмоткам корректирующих дросселей 6, 7 служит дополнительная обмотка 22 силового дросселя 11. Индуктивность секции основной обмотки между входным выводом и промежуточным выводом 23 выбирается равной индуктивности дополнительной

55 обмотки 22. В течение времени закрытого состояния транзисторов 4, 5 диоды выпрямителя 9 находятся в проводящем состоянии, причем на входном выводе основной обмотки силового дросселя 11 поддерживается напряжение, близкое к нулю. Поэтому при соответствующем включении дополнительной обмотки 22 на ее входе также поддерживается напряжение, близкое к нулю, что позволяет полностью вывести накопленную энергию из дросселей 6, 7. Ток через вторичные обмотки дросселей 6, 7 замыкается через нагрузку 36.

Электрическая развязка между диодами 20, 21 и выпрямителей 9 возможна и без промежуточного вывода

23 основной обмотки. Выходной вывод дополнительной обмотки 22 может быть подключен непосредст- венно к нагрузке 36, однако при этом возрастает уровень электромагнитных помех на выходе источника и необходимое число витков в дополнительной обмотке 22. Эти недостатки устраняются выполнением промежуточного вывода 23.

В предлагаемом устройстве дополнительная обмотка имеет индуктивность менее 20 от основной. Поскольку эта обмотка выполняется прозодом меньшего сечения, чем основная, то габариты силового дросселя 11 не возрастают. Отвод энергии, накапливаемой в корректирующих дросселях

6, 7, в нагрузку 36 позволяет снизить мощность, выделяемую в резисторах 26, 27 корректирующих RCD-звеньев 24, 25. Через резисторы 26, 27 происходит разряд конденсаторов 30, 31 этих звеньев. При соответствующем выборе номиналов резисторов 26, 27 время разряда оказывается соизмеримым с длительностью фронта нарастания тока через открытые транзисторы 4, 5. Поэтому, в течение времени разряда конденсаторов 30, 31 напряжение распределяется между резисторами 26, 27 и первичными обмотками дросселей 6, 7. Таким образом, некоторая часть электрической энергии конденсаторов 30, 31 превращается в магнитную энергию дросселей 6, 7, которая затем, передается в нагрузку 36. Следовательно, достигается уменьшение энергии, 122ОО75 рассеиваемой в резисторах 26, 27.

На фиг,2 показаны сигналы тока и напряжения, возникающие при работе

5 транзистора 5. Передний фронт импуль са тока 3 5 имеет выброс. Этот вы-, брос вызывается наличием межвитковьгк емкостей во Вторичной обмотке трансформатора 8 и дросселя 11, конечньм временем Восстановпения обратного сопротивления диодов выпрямителя 9 и заряцом конденсаторов 30, 31 корректирующих RCD-звеньев 24, 25. Наличие выброса тока У 5 приводит к изменению полярности напряжения на первичнои обмотке корректирующего дросселя 7. Полярность выброса тока

5 приводит к изменению полярности напряжения на первичной обмотке кор ректирующего дросселя 7. Полярность напряжения на переднем фронте выбро"

cÿ тока для транзистора 5 показана на фиг.1 слева от первичной обмотки дросселя 7, на заднем фронте выброса — справа от обмотки. Таким образом, выброс на переднем фронте импульса тока г 5 вызывает колебательный процесс в напряжении U 5 на ранзисторе 5, 30

Для устранения указанных колебаний в устройстве установлены диоды

34, 35. Из эа напряжения, возникающего на заднем фронте выброса, ток, 35 замыкаясь через диод 35, совпадает со скоростью, определяемой индуктивностью дросселя 7. Этот ток вызывает дополнительные потери во включенном транзисторе 5, Для уменьшения этих потерь используют низко" омные резисторы 28, 29, включенные последовательно с диодами 34, 35.

В резисторах 28, 29 выделяется энергия, что способствует быстрому

45 уменьшению тока вслед за окончанием выброса. Очевидно, что на резисторах 28, 29 рассеивается энергия только во время спада выброса тока при открытом состоянии транзисторов 4, 5. При закрытии транзисторов 4, 5 энергия передаетея В нагрузку Зб.

Амплитуда выброса тока, о-.:рсделяемая указанными причинами, практически не зависит от тока нагрузки источника, поэтому с ростом нагрузки длительность и относительная амплитуда заднего фронта выброса снижаются.

Формула и э о б р е т е н и я

Стабилизированный источник питания,содержащий транзисторный преооразователь напряжения с силовьй-г трансформатором, к вторичной обмотке которого последовательно подключены выпрямитель и 1С-фильтр,, блок управления с широтной модуляцией управляющих импульсов, вход которого соединен с выходом LC-фильтра, а гальванически развязанные выходы — с эмиттер-базовыми цепями соответствующих силовьгх транзисторов, корректирующие дроссели, первичные обмотки которых включены последовательно с эмиттер-коллекторныI ми переходами силовых транзисторов, а вторичные обмотки Одними выводами соединены с шиной нулевого потенциала, а другими выводами — с первыми электродами вспомогательных диодов, корректирующие RCD-звенья, включенные параллельно силовым транзисторам и корректирующим дросселям, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД за счет более эффективной передачи энергии, накапливаемой в корректирующих дросселях, В нагрузку, силовой дроссель LCфильтра выполнен с доголнительной обмоткой и с промежуточным вьгводом в основной обмотке, причем один из

f вывоцов дополнительной обмотки, одноимейньIH с крайним Выводом ОснОВ ной обмотки со стороны выпрямителя, соединен с вторыми электродами вспомогательных диодов, а другой Вывод— с промежуточным выводом основной обмотки, 1220075

Составитель Л.Морозов

Техред 0.Сопко

Ф

Корректор Е.Рошко

Редактор Н.Гунько

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

Заказ 1328/57 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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