Стабилизированный источник питания

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к вторичным источ никам электропитания. Цель изобретения - упрощение устройства, уменьшение его габаритов и снижение уровня помех. Устройство состоит из полумостового инвертора с силовым трансформатором 6 и вьшрямителем 16 с фильтром . В цепь тока силовых транзисторов 4 и 5 включены первичные обмотки 8 и 9 корректирующих дросселей 10 и 11. Б цепь тока противофазных вторичных полуобмоток 14 и 15 силового трансформатора 6 включены вторичные обмотКи 12 и 13 корректирующих дросселей 10 и II. При этом из схемы устройства исключаются два выпрямительных диода, уменьшаются габариты корректирующих дросселей за счет возможности симметричного перемагничивания сердечников дросселей и снижается уровень помех, генерируемых источником , за счет улучшения коммутационных процессов в вьтрямителе. Упрощение устройства достигается также путем применения одного разрядного резистора 26, общего для двух RCD - звеньев 20 и 21. 2 ил. 2 t (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1418870 А1 (51)4 Н 02 М 3 337

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4186376/24-07 (22) 28,01.87 (46) 23 ° 08,88, Бюл. 11 31 (71) Специальное конструкторское бюро техники морских геологоразведочных работ с опытным производством (72) Н.И.Беэгачин (53) 621.314.57 (088. 8) (56) Электронная техника в автоматике: Сборник. Под ред.!O.H.Êîíåâà, М.:

Радио и связь, 1981, вып.l2, с,42-47, Авторское свидетельство СССР

Ф 1220075, кл. Н 02 М 3/335, 1984. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к вторичным источ" никам электропитания. Цель изобретения — упрощение устройства, уменьшение его габаритов и снижение уровня помех. Устройство состоит иэ полумос1 тового инвертора с силовым трансформатором 6 и выпрямителем 16 с фильтро». В цепь тока силовых транзисторов 4 и 5 включены первичные обмотки

8 и 9 корректирующих дросселей 10 и

11, В цепь тока противофаэных вторичных полуобмоток 14 и 15 силового трансформатора 6, включены вторичные обмотки 12 и 13 корректирующих дросселей 10 и 11. При этом из схемы устройства исключаются два выпрямительных диода, уменьшаются габариты корректирующих дросселей sa счет возможности симметричного перемагничивания сердечников дросселей и снижается уровень помех, генерируемых источником, за счет улучшения коммутационных процессов в выпрямителе, Упрощение устройства достигается также путем применения одного разрядного резистора 26, общего для двух

RCD — звеньев 20 и 21. 2 ил, 1418870

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — упрощение устройства, уменьшение габаритов и снижение уровня помех.

На фиг.1 представлена принципиальная схема источника питания; на 10 фиг.2 — временные диаграммы, поясня" ющие принцип источника работы, Источник питания содержит транзисторный полумостовой иннертор, выполненный на конденсаторах 1 и 2 емкост-15 ного делителя, подключенных к источнику 3 питания, силовых транзисторах

4 и 5 и силовом трансформаторе 6, первичная обмотка 7 которого подключена между средней точкой емкостного дели-gp теля и точкой соединения первичных обмоток 8 и 9 корректирующих дросселей 10 и 11, которые включены в цепь тока коллектора транзисторов 4 и 5, Вторичные обмотки 1? и 13 корректи- 25 рующих дросселей 10 и 11 включены в цепь тока вторичных полуобмоток 14 и

15 соответственно, силового трансформатора 6, соединенных с выпрямительными диодами 16, которые через выход- 3О ной фильтр, состоящий из дросселя 17 и конденсатора 18, подключены к нагрузке 19, Между коллекторами и эмиттерами транзисторон 4 и 5 включены

RCD-звенья 20 и 21, состоящие из конденсаторов 22 и 23, диодов 24 и

25 и резистора 26. Между коллекторами и между эмиттерами транзисторов 4 и

5 включены диоды 27 и 28 обратного тока, 40

Блок 29 управления транзисторным полумостовым инвертором включает интегратор 30, источник 31 опорного напряжения, компаратор 32, генератор 33 коротких импульсон, RS-триггер 341 45 распределитель 35 импульсов, усилитель 36 и 37 мощности и датчик 38 напряжения несимметрии. Дроссель 17 имеет дополнительную обмотку 39. Позициями 40-50 обозначены диаграммы токов и напряжений схемы.

Источник питания работает следующим образом, Блок 29 управления вырабатывает модулированные по ширине импульсы тока, поступающие от усилителей 36 и 37 мощности в эмиттер-базовые цепи силовых транзисторов 4 и 5 полумостового инвертора, Положительные импульсы тока базы транзисторов вызывают появление тока коллектора транзисторон 4 и 5 (фиг.2, диаграммы 40 и 41 соотнетственно).

Ток коллектора транзистора 4 замыкается по контуру: положительный вывод источника 3 питания, коллекторзмиттер транзистора 4, первичная обмотка 8 корректирующего дросселя 10, первичная обмотка 7 силоного трансформатора 6, средняя точка конденсаторов 1 и 2, отрицательный вывод источника 3. Ток коллектора транзистора 5 течет от положительного вывода источника 3, через среднюю точку конденсаторон 1 и 2, обмотку 7 тран форматора 6, первичную обмотку 9 корректирующего дросселя 11, коллекторэмиттер транзистора 5, отрицательный вывод источника 3.

Кроме этого, в токе транзистора 4 присутствует составляющая тока даряда корректирующего конденсатора 23 корректирующей RCD-цепочки транзистора 5 (фиг.2, диаграмма 46 напряжения на конденсаторе 23), Этот ток при открытом транзисторе 4, например, в промежутке времени

1 протекает по обмоткам 8 и 9 корректирующих дросселей 10 и 11, диоду 25 и конденсатору 23 и вызывает выброс на переднем фронте тока коллектора (фиг.2, диаграмма 42) и импульс тока в обмотке 9 дросселя 11 при закрытом транзисторе 5 (фиг.2, диаграмма 43).

В токе открытого транзистора 5, например, в промежутке времени t - t присутствует составляющая тока заряда корректирующего конденсатора 22

RCD-цепочки транзистора 4 (фиг.2, диаграмма 47 напряжения на конденсаторе 22).

Величина выбросов тока коллектора транзисторов 4 и 5, обусловленная зарядом конденсаторов 22 и 23, ограничивается индуктинностью первичных обмоток дросселей 10 и 11, входящей в цепи заряда конденсаторов 22 и 23, Вторичные обмотки 12 и 13 дросселей

10 и 11 включены в цепь тока вторичных полуобмоток 14 и 15 силового трансформатора 6, При этом первичные и вторичные обмотки каждого дросселя включены в противоположные фазы преобразователя, Поэтому ток первичной обмотки дросселей намагничивает сердечник в одну сторону (фиг,2, диа» граммы 42 и 43 токов первичных обз 1418870 моток 8 и 9), а ток вторичных обмозаанное протеканием тока по первнчток размагничивает сердечник и пере- ной обмотке 7 трансформатора 6. магничивает его в другую сторону, В источнике питания устранены выводя накопленную в дросселе энер5 короткие замыкания вторичной обмотгию B нагрузку (фиг,2, диаграммы 44 ки трансформатора в моменты коммутаи 45 тока соответственно вторичных ции диодов выпрямителя, обычно имеюобмоток 12 и 13 дросселей 10 и 11). щие место ввиду, конечного времени

Правильным выбором коэффициента восстановления обратного сопротивлетрансформации между первичной и вто- 10 ния выпрямительных диодов. Рассмотричной обмотками корректирующих дрос- рим момент времени t . Нарастание селей можно добиться практически сим- тока коллектора транзистора 5 (фиг.2, метричного режима перемагничивания диаграмма 41) происходит не многовенсердечников дросселей, В первом но. За счет индуктнвности первичной приближении (беэ учета поля рассеяния 15 обмотки 9 дросселя 11 происходит и токов заряда конденсаторов 22 и 23) задержка нарастания тока коллектора, коэффициент трансформации между пер- что вызывает задержку нарастания на" вичной и вторичной обмотками коррек- пряжения на вторичных обмотках 14 ситирующих дросселей надо выбирать рав- лового трансформатора 6. Напряжение ным коэффициенту трансформации сило- 20 на вторичной обмотке 13 дросселя 11 вого трансформатора. При этом размах появляется практически мгновенно, индукции в сердечниках дросселей уве- что приводит к переходу тока нагруэличивается по сравнению с известным ки из фазы, в которую включена вто"." источником не менее чем в два раза, ричная обмотка 13 дросселя 11, в фачто позволяет существенно уменьшить 25 зу, в которую входят вторичные обгабариты дросселей, мотки 14 силового трансформатора, Поэтому к моменту времени, когда пояВключение вторичных обмоток 12 и вляется напряжение на обмотках 14, 13 корректирующих дросселей 10 и 11 ток в диодах 16, соединенных с обмотпоследовательно в противофазные це 30 хами 15, успевает упасть до нуля, а пи вторичных обмоток силового транс- диоды выпрямителя успевают восстаноформатора облегчает режим коммутации вить обратное сопротивление. Таким выпрямительных диодом 16. Рассмотрим, образом, дроссели 10 и 11 являются например, момент времени t> когда элементами, облегчающими коммутацию

ВключаетсЯ транзистор 5 и поЯвлЯетсЯ выпрямительных диодов, предотвращая ток коллектоРа (фиг,2, диагРамма 41) короткие замыкания вторичных обмо" и ток в первичной обмотке 9 коРРек™ ток в моменты восстановления обратноРУюЩего дРосселЯ 11 (фиг,2, диаграм- го сопротивления выпрямительных дио;г ма 43) ° До этого момента в промежутке времени С - t< тока протекает по 4 упрощение источника по сравнению вторичной обмотке 13 дросселя 11 с известным достигается применением (фиг.2>,диаграмма 45) за счет напря- одного разрядного резистора 26, о6пения на вторичных обмотках 15 сило- щего для двух RCD-звеньев 22,24 и вого трансформатора 6 в интервале 23,25, вместо двух резисторов. Hato С1 и за счет напряжения самоин-,45 пряжение на разрядном резисторе 26 дукции дросселя )7 в интервале t> - показано на диаграмме 48 (фиг.2) °, Появление тока транзистора 5 при Напряжение на обмотках трансфорводит к появлению ЭДС на вторичной об- .матора 6 показано на диаграмме 49 мотке 13 дросселя 11, направленной (фиг,2). узкие импульсы напряжения встречно ЭДС самоиндукции дросселя 17, соответствуют моментам выключения и прекращению тока через выпрямитель- силовых транзисторов, к ког а включаные диоды 16 данной фазы выпрямите- ются в работу диоды 27 и 28 обратноля (фиг.2 диаграмма 45) . Весь ток го тока, При выключении транзистора 4 дросселя 17 переходит в другую фазу, за счет ЭДС самоиндукции дросселя

° ° э осселя 10 в которую включена вторичная обмот- ток в нем продолжает протекать по

55 ка 12 дросселя 10 (фиг,2, диаграм- - це"и отриц тел епи: от ицательный вывод источника ма 44). Этому способствует появляю- 3, диод 28, обмотка 8 дросселя 10, щееся на вторичных обмотках 14 сило- обмотка 7 трансформатора 6, средняя вого трансформатора 6 напряжение, вы- точка конденсаторов 1 и, р

l и 2 за яжая

1418870 конденсатор 2. При выключении транзистора 5 ток в обмотке 9 дросселя 11 продолжает протекать эа счет ЭДС самоиндукции по цепи: средняя точка

5 конденсаторов 1 и 2, обмотка 7 трансформатора 6, обмотка 9 дросселя 11, диод 27, положительный вывод источника 3, заряжая конденсатор 1, Напряжение обратной связи для сис- ip темы стабилизации выходного напряжения снимается с дополнительной обмотки дросселя 17 ° имеющей такое же число витков, как у основных обмоток и одним концом соединенной с нагрузкой. 15

Напряжение на другом конце обмотки в точке 39 (фиг.2, диаграмма 50) поступает на интегратор 30 блока 29 управления. Последний регулирует ширину импульсов тока коллектора транзисто- 2р ров 4 и 5 так, чтобы среднее значе" ние напряжения в точке 39 было постоянньм, чем обеспечивается постояннвя величина выходного напряжения.

В напряжении точки 39 учитываются 25 падения напряжения на всех элементах источника, включая падение напряжения на омическом сопротивлении обмоток дросселя 17, поэтому жесткость внешней характеристики предлагаемого 30 источника пиФания определяется толь ко точностью блока 29 управления и не зависит от параметров дросселей

10 и 11.

Таким образом, упрощается устройство за счет исключения двух выпрямительных диодов и одного резистора и упрощения конструкции сглаживакицего дросселя. Уменьшены габарнты за счет уменьшения габаритов корректирующих 40 дроссвлей, Кроме того, повышается КПД источника питания за счет более эффективного вывода энергии, накапливаемой в корректирующих дросселях в моменты 45 включения силовых транзисторов.

Уменьшен уровень генерируемых помех за счет облегчения процессов коммутации выпрямительных диодов и предотвращения коротких импульсов тока вторичных обмоток, которые могут возникать ввиду конечного времени восстановления обратного сопротивления выпрямительных диодов.

Формула изобретения

Стабилизированный источник питания, содержащий транзисторный полумостовой инвертор напряжения с силовым трансформатором, к вторичным полуобмоткам которого подключены двухполупериодный выпрямитель ч

LC-фильтр, блок управления с широтноимпульсной модуляцией, гальваничес- ки развязанные выходы которого соединены с управляющими входами транзисторов, RCD-звенья, последовательно соединенные конденсаторы и диоды которых шунтируют во встречном направлении силовую цепь каждого транзистора инвертора напряжения, последовательно с которым включены корректирующие дросселн, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения, уменьшения габаритов и снижения уровня помех, введены вторичные обмотки корректирующих дросселей, которые включены согласно последовательно с вторичными полуобмотками силового трансформатора, а первичные обмотки корректирующих дросселей соединены встречно последовательно, общая точка соединения подключена к началу первичной обмотки силового трансформатора, причем общие точки диодов и конденсаторов упомянутых

BCD-звеньев соединены объединенным резистором.

Соста витель H. Нише вская

Техред М. Ходанич Корректор М.Демчик

Редактор В.Петраш

Заказ 4165/54

Тираж 665

ВНИ1П1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

il3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4