Стабилизирующий источник напряжения постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры . Цель -улучшение качества стабилизации и повышение надежности работы путем сужения частотного спектра внутренних помех . Это достигается за счет снабжения дросселя 3, включенного в диагональ инвертора 2 напряжения, обмоткой управления. При номинальном входном напряжении и номинальном токе нагрузки частота преобразования инвертора 2 выбрана больше резонансной частоты последовательного резонансного контура, состоящего из индуктивности рабочей обмотки дросселя 3, индуктивности рассеяния выходного трансформатора 5 и внесенной емкости конденсатора 11 резонансного контура. При уменьшении входного напряжения (увеличении тока нагрузки) уменьшается напряжение на выходе устройства, следовательно,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4854905/07 (22) 27.07.90 (46) 15.05.92. Бюл. ¹ 18 (71) Киевский научно-исследовательский институт радиоизмерительной аппаратуры (72) B.Ô.Ïaâëþê и Ю.П.Мацьков, (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1320799. кл. G 05 F 1/56, 1985.

Myers R. and Peck D., 200-kHz Power FET

Technology in New Modular Power Supplies—

" Hewlett — Packard Jornal ", 1981, N 8,32, р. 3 — 7. (54) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппара„„ЯЛ„„1734175 А1 туры. Цель — улучшение качества стабилизации и повышение надежности работы йутем сужения частотного спектра внутренних помех. Это достигается за счет снабжения дросселя 3, включенного в диагональ инвертора 2 напряжения, обмоткой управления.

При номинальном входном напряжении и номинальном токе нагрузки частота преобразования инвертора 2 выбрана больше резонансной частоты последовательного резонансного контура, состоящего из индуктивности рабочей обмотки дросселя 3, индуктивности рассеяния выходного трансформатора 5 и внесенной емкости конденсатора 11 резонансного контура. При уменьшении входного напряжения (увеличении тока нагрузки) уменьшается напряжение на выходе устройства, следовательно, 1734175 уменьшается напряжение на неинвертирующем входе усилителя 8 сигнала рассогласования и увеличивается ток через обмотку управления дросселя 3. Это в свою очередь приводит к уменьшению индуктивности дросселя 3 и приближению резонансной частоты контура к частоте преобразования.

Амплитуда напряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора 5 увеличивается (частотная модуляция) возрастает

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных системах электропитания радиоаппаратуры, вычислительной техники и средств связи.

Известны стабилизирующие источники напряжения постоянного тока, содержащие входной выпрямитель, силовые выходы которого подключены к силовым входам преобразователя постоянного напряжения, содержащий полумостовой транзисторный инвертор, в диагональ которого через рабочую обмотку дросселя включена первичная обмотка выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель и сглаживающий фильтр соединена с нагрузкой, к которой через токоограничительный элемент подключена обмотка управления дросселя, Общим недостатком указанного устройства является значительный уровень внутренних помех и дополнительные потери в диодах выпрямителя, обусловленных крутыми фронтами переменного напряжения на выходе выпрямителя, а также нестабилизированный характер выходного напряжения, Наиболее близким к изобретению является стабилизирующий источник напряжения постоянного тока, содержащий инвертор, вход которого через входной выпрямитель соединен с выводами для подключения сети переменного тока, а выход через последовательно включенные рабочую обмотку дросселя и блокирующий конденсатор — с первичной обмоткой выходного трансформатора, узел выпрямления и фильтрации, вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, зашунтированной конденсатором резонансного контура, а выход — с выводами для подключения нагрузки и входом делителя выходного напряжения, усилитель сигнала рассогласования, один из входов которого соединен с выходом делителя выходного

40 и выходное напряжение. При этом напряжение на вторичной обмотке выходного трансформатора 5 возрастает и за счет уменьшения индуктивности дросселя. 3 (амплитудная модуляция). Отработка увеличения входного напряжения (уменьшения тока нагрузки) происходит аналогичным образом, но с удалением резонансной частоты контура от частоты преобразования. 1 з.п, ф-лы, 1 ил. напряжения, а другой вход через вспомогательный делитель напряжения — с выходом источника опорного напряжения, и выход подключен к входу генератора, управляемого напряжением, выходы которого подключены к цепям управления силовых ключей инвертора напряжения, Недостатком известного источника является изменение спектра внутренних помех из-за изменения частот преобразования инвертора напряжения.

Цель изобретения — улучшение качества стабилизации и повышение надежности работы путем сужения частотного спектра внутренних помех.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизирующем источнике напряжения постоянного тока, содержащем инвертор, вход которого через входной выпрямитель соединен с выводами для подключения сети переменного тока, а выход через последовательно включенные рабочую обмотку дросселя. и блокирующий конденсатор — с первичной обмоткой выходного трансформатора, узел выпрямления и фильтрации, ° вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, зашунтированной конденсатором резонансного контура, а выход — с выводами для подключения нагрузки и входом делителя выходного напряжения, усилитель сигнала рассогласования, один из входов которого соединен с выходом делителя выходного напряжения, а другой . вход через вспомогательный делитель напряжения — с выходом источника опорного напряжения, дроссель снабжен обмоткой управления, включенной между выходными потенциальными выводами узла выпрямления и фильтрации и усилителя сигнала рассогласования, Кроме того, рабочая обмотка дросселя разделена на две полуобмотки, намотанные на индивидуальные магнитопроводы и включенные встречно-последовательно, а

1734175

10

20

30

55 обмотка управления выполнена общей для двух магнитопроводов.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого стабилизирую- щего источника напряжения постоянного тока.

Стабилизирующий источник напряжения постоянного тока содержит инвертор 2, вход которого через входной выпрямитель 1 соединен с выводами для подключения сети переменного тока, а выход через последовательно включенные рабочую обмотку дросселя 3 и блокирующий конденсатор 4 — с первичной обмоткой выходного трансформатора 5, узел 6 выпрямления и фильтрации, вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора 5, зашунтированной конденсатором резонансного контура 11, а выход — с выводами для подключения нагрузки и входом делителя 9 выходного напряжения, усилитель 8 сигнала рассогласования, один из входов которого соединен с выходом делителя 9 выходного напряжения, другой вход через вспомогательный делитель 10 напряжения — c выводом источника опорного напряжения, а выход — к одному из выводов обмотки управления дросселя 3, второй вывод которой подключен к выходному потенциальному выводу узла 6 выпрямления и фильтрации.

B качестве входного выпрямителя может быть использован полупроводниковый мост, однополупериодная схема выпрямителя и т.д, Инвертор напряжения может быть собран по полумостовой схеме.

Усилитель сигнала рассогласования может быть реализован, например, на микросхеме КР140УД608, Выпрямитель со сглаживающим фильтром выполнен по мостовой схеме с Г-образн.ым 1 С-фильтром.

Устройство работает следующим образом.

При подключении к входу сети переменного тока на выходе узла 6 выпрямления и фильтрации появляется постоянное напряжение определенного уровня. При номинальном входном напряжении и номинальном токе нагрузки частота преобразования инвертора 2 выбрана больше, чем резонансная частота последовательного резонансного контура, cîñòîÿùåãî из индуктивности рабочих обмоток дросселя 3, индуктивности рассеяния выходного трансформатора 5 и внесенной емкости конденсатора резонансного контура 11 (емкость блокирующего конденсатора 4 значительно превышает внесенную емкость конденсатора резонансного контура 11, а следовательно, из-за последовательного их включения ею можно пренебречь.

При уменьшении входного Напряжения уменьшается напряжение на выходе узла 6 выпрямления и фильтрации, следОвательно, уменьшается напряженйе на неинвертирующем входе усилителя 8 сигнала рассогла сования, вследствие чего увеличивается ток через обмотку управления дросселя 3, что, в свою очередь, приводит к уменьшению индуктивности рабочих обмоток дросселя 3, а следовательно, приближает резонансную частоту колебательного контура к частоте и реобразования. Поэтому амплитуда на и ряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора 5 увеличивается, а значит, и возрастает выходное напряжение (происходит модуляция реЗонансной частоты колебател ьного контура). При этом напряжение на вторичйой обмотке выходного трансформатора 5 возрастает и за счет уменьшения индуктивности рабочих обмоток дросселя 3, включенных последовательно с первичной обмо тко и выходного трансформатора 5 (происходит амплитудная модуляция напряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора 5); аналогичное происходит и при увеличении тока нагрузки, При увеличении входного напряжения увеличивается напряжение: на выходе узла

6 выпрямления и фильтрации, следовательно; увеличивается напряжение на неинвертирующем входе усилителя 8 сигнала рассогласования. Вследствие этого уменьшается ток через обмотку управления дросселя 3, что, в свою очередь, приводит к увеличению индуктивности рабочих обмоток дросселя 3, а следовательно, удаляет резонансную частоту колебательного контура от частоты преобразования. Поэтому амплитуда напряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора 5 уменьшается, а значит, и уменьшается выходное напряжение (происходит модуляция резонансной частоты колебательного контура). При этом напряжение на вторичной обмотке выходного трансформатора 5 уменьшается и за счет увеличения индуктивности рабочих обмоток дросселя 3, включенных последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора 5 (происходит амплитудная модуляция напряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора 5), аналогичное происходит и,при уменьшении тока нагрузки.

В случае короткого замыкания в нагрузке выходное напряжение уменьшится до нуля, ток через обмотку управления дросселя

3 прекращается, индуктивность рабочих об1734175

45

Составитель B.Ïàâëþê

Техред М.Моргентал Корректор H.Ðåâñêàÿ

Редактор M.Êåïåìåø

Заказ 1674 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

J) „(: моток увеличивается до максимального значения и ток через инвертор 2 ограничивается индуктивным сопротивлением рабочих обмоток дросселя 3 на заданном уровне.

При коротком замыкании в нагрузке ток инвертора не превышает допустимое значение за счет значительного индуктивного сопротивления в его силовой цепи переменного тока.

Таким образом, в предложенном стабилизирующем источнике напряжения постоянного тока осуществлена стабилизация выходного напряжения за счет изменения резонансной частоты колебательного контура путем изменения индуктивности рабочих обмоток дросселя, входящих в резонансной контур, а также дополнительная стабилизация за счет амплитудной модуляции напряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора путем изменения индуктивности рабочих обмоток дросселя, включенных последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора 5, а также уменьшен спектр внутренних помех иэ-эа работы инвертора на одной частоте преобразования.

Изобретение позволяет за счет введения обмотки управления дросселя улучшить качество стабилизации и повысить надежность работы путем сужения частотного спектра внутренних помех.

Формула изобретения

1. Стабилизирующий источник напряжения постоянного тока, содержащий инвертор, вход которого через входной выпрямитель соединен с выводами для подключения сети переменного тока, а выход через последовательно включенные рабочую об.5 мотку дросселя и блокирующий конденсатор — с первичной обмоткой выходного трансформатора, узел выпрямления и фильтрации, вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, зашунтирован10 ной конденсатором резонансного контура, а выход — с выводами для подключения нагрузки и входом делителя выходного напряжения, усилитель сигнала рассогласования, один из входов которого соединен с выхо15 дом делителя выходного напряжения, а другой вход через вспомогательный делитель напряжения — с выходом источника опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества стабилиза20 ции и повышения надежности работы путем сужения частотного спектра внутренних помех, дроссель снабжен обмоткой управления, включенной между выходными потенциальными выводами узла выпрямле25 ния и фильтрации и усилителя сигнала рассогласования, 2. Источник по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что рабочая обмотка дросселя раэ30 делена на две полуобмотки, намотанные на индивидуальные магнитопроводы и включенные встречно-последовательно, а обмотка управления выполнена общей для двух магнитопроводов.