Стабилизирующий источник питания

 

Изобретение относится к области стабилизированных источников питания. Целью изобретения является повышение КПД. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит N регулирующих транзисторных каскадов 7-11. Причем каждьй каскад работает самостоятельно . Включение и отключение

С0103 СООЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU, 1233123

А 1 ц11 1 С 05 Г 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

Н ДВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3725 137/24 — 07 (22) 11.04.84 (46) 23.05. 86, Бюл. N 19 (72) Ю.IO.Ëÿóêñìèêàñ (53) 621. 316. 722. 1 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 342269, кл. Н 02 И 7/04, 1972.

Авторское свидетельство СССР

М- 454539, кл. G 05 .F 1/56, 1974. (54) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (5?) Изобретение относится к области стабилизированных источников питания.

Целью изобретения является повышение

КПД. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит N регулирующих транзисторных каскадов 7-11.

Причем каждый каскад работает самостоятельно. Включение и отключение

1233123

< го;ависят только от величины паде— ния напряжения на каскаде. Использование нескольких каскадов, подклю< ченных к выводам 2-6 вторичной обмотки трансформатора 1 с разными амплитудами напряжения, позволяет в течение полупериода несколько раз подключать силовой ток к нагрузке и цодзаряжать конденсатор. Увеличение кратности между максимальной и миниИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение КПД. 5

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема стабилизи. рующего источника питания; на фиг.2— временные диаграммы напряжений при применении пяти транзисторных регули- 1О рующих каскадов; на фиг.3 — временные диаграммы мощности потерь при стабилизации выпрямленного напряжения;. на фиг.ч — временные диаграммы токов, проходящих через каскады. 15

Устройство содержит силовой трансформатор 1 с промежуточными выводами

2-6 во вторичной обмотке, И = 5 транзисторных регулирующих каскадов 7-11, М развязывающих диодов 12-16. Число каскадов и число развязывающих,циодов соответствует числу промежуточных выводов 2-6 вторичной обмотки трансформатора 1. Крайнче выводы 17 и 18 вторичной обмотки подключены к анодам соответствующих силовых диодов 19 и

20, катоды которых соединены со стабилитроном 21 источника опорного напряжения и с общей шиной 22. Между положительной общей шиной 22 и отрицательным выходным выводом 23 включены конденсатор 24 фильтра и нагрузка 25.

Выходной вывод 23 соединен с эмиттерными выводами транзисторных каскадов

7-11. Анод стабилитрона 21. соедйнен с анодами развязывающих диодов 12-16 .

Катоды каждого диода 12-16 раздельно соединены с управляющими входами транзисторных каскадов 7-11 . Силовые входные выводы последних подключены мальной амплитудами напря>«ения. возникающего между соответствукнцими открытыми силовыми диодами 19, 20 и крайними выводами 2,6 обмотки, позволяет уменьшить бестоковь<е промежутки времени. В результате этого уменьшается величина пульсаций выходного напряжения, а также падение напряжения на каскадах, что и приводит в конечном счете к ув елич ению КПД. Аил2 к соответстнуюг(llN промежу точным выво дам 2-6 вторичной обмотки, а с< <ежные выводы 17 и 3, 2 и ч, 3 и 5, 4 и 6, 5 и 18 каждого промежуточного вывода, к которому подключены определенный каскад, через отдельные соответствующие кая<дому ка.скаду два выпрямительных диода 26 и 27, 28 и 29, 30 и 31„

32 и 33, Зч и 3S соединены анодами с питающим выводом соответствующего тока задающего элемента (стабилитро на 36 каскадов 7-11 в качестве которого использован стабилизатор тока.

В каждый каскад входят также опорный диод 37,, транзистор 38 тйпа .h --Р-н и транзистор 39 типа p- -p, резис".<ор 40.

Змиттер транзистора 38 образует коллекторный Входной вывод каскада.

Эмиттер транзистора 39 образует эмиттерный вывод транзисторного каскада и соединен с анодом диода 37, катод которого соединен с базой транзистора

39, являющейся управляющим выводом каскада, который через стабилизатор тока соединен с питающим напряжением.

У тройство работает следующим разом

При синусоидальном напряжении в первичной,обмотке трансформатора 1 на выводах 2-6 вторичной обмотки возникают напряжения П,...,П разной У Э амплитуды. Первым гступает в работу каскад 11, у которого при возрастании напряжения на входе максимальное напряжение. Когда напряжение между выхоцным вывоцом 22 и выводом 18 вторичной обмотки больше напряжения.П

&tie на выходе устройства, то начинает протекать ток rro цепи: вывод 17 вторичной обмотки трансформатора 1, си3 1233 ловой диод 19, нагрузка 25 и параллельно через конденсатор 24, эмиттерный вывод каскада 11, эмиттерно-базовый переход транзистора 39, стабилизатор 36 тока, выпрямительный диод

35, вывод 18 вторичной обмотки трансформатора 1. При этом открывается транзистор 39. Когда амплитуда напряжения U между выходным выводом 6

22 и выводом 6 вторичной обмотки 1О становится больше напряжения U b Ä, то начинает протекать ток по силовой цепи: вывод 17, силовой диод 19, конденсатор 24, нагрузка 25, транзистор

38, 39, вывод 6 вторичной обмотки., Происходит подзарядка конденсатора

24 и непосредственное питание нагрузки 25.

Когда напряжение достигает уровня стабилизации U„, открывается стаби-

20 литрон 21 и через цепь, создаваемую выводом 17, силовым диодом 19, стабилитроном 21, диодом 16, стабилизатором 36 тока, диодом 35 и выводом 18 . 25 обмотки, протекает ток. Начинается шунтирование базового тока транзистора 39. Происходит процесс стабилизации выходного напряжения U,„, при котором увеличивается сопротивление эмиттерно-коллекторных переходов транзисторов 38 и 39, что вызывает увеличение падения напряжения на этих переходах. С началом процесса стабилизации выходного напряжения зарядка конденсатора 24 прекращается и проис-35 ходит непосредственное питание нагрузки 25 от вторичной обмотки трансформатора 1. Когда падение напряжения между эмиттером и коллектором транзистора 39 достигает некоторого уровня, при котором происходит запирание транзистора (за счет изменения входной характеристики его, т.е. увеличения напряжения между базой и эмиттером до уровня опорного напряже-45 ния создаваемого диодом 37), транзисторы 39 и 38 закрываются (фиг.2, момент t3 ). Через некоторое время в работу аналогичным образом вступают поочередно каскады 10, 9, 8 и 7. Че- 50 рез четверть периода напряжения на обмотках начинают уменьшаться. Первым вступает в работу каскад 7, последним каскад 11. Каскады закрыты до тех пор, пока амплитуда напряже- 55 ния на их входах не уменьшается до значения, при которой величина падения напряжения между эмиттером и кол123 4 лектором транзистора 39 меньше некоторого уровня. С этого момента транзисторы 39 и 38 вновь открываются и снова происходит подзарядка конденсатора 24 и непосредственное питание нагрузки 25 от трансформатора 1. Этот процесс продолжается до тех пор, лов ка напряжение на входе каскада не уменьшается до значения П

Ььх

Во втором полупериоде процессы происходят аналогично, только изменяется порядок коммутации каскадов, т.е. вместо силового диода 19 и выпрямительных диодов 35, 33, 31, 29 и

27 работают соответственно диоды ?О, 26,28, 30, 32 и 34. Изменяются по амплитуде и напряжения на входах каскадов: с максимального значения до ми. нимального, и наоборот.

Как видно из работы устройства, каждый каскад работает самостоятельно, т.е. включение и отключение его зависит только от величины падения напряжения на каскаде. Использование нескольких каскадов, подключенных к выводам вторичной обмотки трансформатора с разными амплитудами напряжения, позволяет в течение полупериода несколько раз подключать силовой ток к нагрузке и подзаряжать конденсатор.

Кроме того, увеличение кратности между максимальной и минимальной амплитудами напряжения, возникающее между открытым силовым диодом и крайними выводами 2 и 6 обмотки трансформатора, позволяет уменьшить безтоковые промежутки времени (фиг.4), т.е. промежутки времени, когда током нагрузки

I является ток разряда конденсатора и в результате чего уменьшается величина амплитуды пульсаций-выходного напряжения, а также уменьшить величину падения напряжения на каскадах, что способствует уменьшению мощности потерь при стабилизации выпрямленного напряжения и, следовательно, приводит к увеличению КПД устройства.

Формула и з обретения

Стабилизирующий источник питания, содержащий трансформатор с первичной и вторичной обмотками, N регулирующих транзисторных каскадов (где N =2,3,.;.) с токозадающими элементами, N развязывающих диодов, силбвые выпрямительные диоды, источник опорного напряжения, конденсатор фильтра,,233123 с 1 ь с

4 .с

6„1 Ву

Фи", g! (II с с

Составитель Б.Есин

Техред Е,Када„ К орре,ктор А,Тяско

Редактор Н,.Бобкова саказ

2769/49 Тираж Баб ПОДПИСНОЕ

ЯНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

i )3035, Москва, Е- 5, Гаушская наб., д. 4/5

Нроизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 лэи этом эмитте1гнь1е выВОды рег)лт1ру- ющих транзисторных каскадов соединены с .Выходным выводом, коллен:торн Ie выводы связаньс с ывадами вторичной обмотки трансформатора, базовые выво-. ды подключены к точкам соединения первых Выводов такозацающих элементаВ и развязывающих диОДОВ, BTopblB

BbIB0 ÖbI KoToPbIx свЯзаны coOTBе t c ÃD ен 1 О но с Выводами вторичнойl Обмотки трас сфарматора и с источникам опорного напряжения, конденсатор фильтра одним выводам подключен к общей шине, о тл и -- а ю шийся тем, чтс, с це- 15 лью попые:ения КПЦ,. В нега введены

К пар Вспомогательных выпрямительных диодов, И опорпых диодов, а вторичная обмотка трансформатора выполнена с N + 2 выводами, при этом край-- 20 ние Выводы вторичной обмотки через си.1овые Вь"прямительные диоды соединенbl с оощей шиной, промежуточные выводы вторичной обмотки — с коллекторными Выводами транзисторных каскадов, вторые Выводы токозадающих элементов через пары вспомогательных выпрямительных диодов соединены с выводами

:;ò";îðè÷íîé обмотки, смежными выводам для г1одключения коллектарных выводов соответствующих транзисторных каскадов, опорные диоды включены параллельно базс-эмиттерным управляющим цепям транзисторных каскадов, вторые выводы развязывающих диодов через источник опорнога напряжения соединены с общей шиной, второй вывод конденсатора фильтра подключен к выходкому выводу,