Импульсный источник питания

 

Использование: в импульсных источниках вторичного электропитания, содержащих промежуточное звено высокой частоты. Сущность изобретения: устройство содержит ключевой преобразователь 1. основной 2 и служебный 3 выпрямители, накопительный конденсатор 4, резистор 5, блок управления 6, включающий частотно-импульсный модулятор (ЧИМ) 7, выполненный на одновибраторе 19 и пороговом лёменте 18, ре гулятор 10 и блок усилителе импульсов 12, и селектор уровня 13. Устройство отличается простотой при сохранении высокой надежности за счет ограничения тока транзисторов ключевого преобразователя 1 на интервале запуска. При включении источника медленно нарастающее напряжение на накопительном конденсаторе 4 задает темп нарастания частоты выходных импульсов ЧИМ 7, длительность которых увеличивается до штатного значения лишь при появлении на выходе источника напряжения достаточной величины. 2 ил. $ сл

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК

„„ЯЦ,,1756869 А1 (я)з G 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1: .:: :: " 2 .:(21) 4898887/07 .. " . .;, -:2 и служебный 3 выпрямители; накопитель(22) 02.01.91 . - : .: .. ный конденсатор 4, резистор 5, блок управ(46) 23.08.92; Бюл. М 31 ::.:. лейия 6, включающий частотно:-импульсный (71) Всесоюзный научно-исследователь- модулятор (ЧИМ) 7, вйполненный на одноский, проектйо- конструкторский и техноло- вибраторе 19 и пороговомелементе 18, регический институт силовых гулятор 10 и блок усилителе импульсов 12, полупроводниковых устройств,...,. . и селектор уровня 13. Устройство отличает(72) В.Ю.Бондарь и В.В.Артемьев:..: ся простотой при сохранении высокой на::(56) Авторское свидетельство СССР:дежности за счет ограничания тока

% 1072024, кл. 6 05 F I /569, 1982.. : транзисторов ключевого преобразователя 1

Авторское свидетельство СССР: .":: на интервале запуска; При включенйи источМ 1543392, кл. G 05 F 1/56, 1986..: :. . ника медленно нарастающее напряжейие (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИКПИТАНИЯ на накопительном конденсаторе 4 задает (57)Использование: в импульснйх источни- темп йарастани, ках вторичного электропитанйя, содержа- сов ЧИМ 7, длительность которйх увеличищихпромежуточноезвеновысокойчастоты. вается до штатного значения лиаь при

Сущность изобретения: устройство содер- появлении на выходе источнйка.найряже- жит ключевой преобразователь 1. основной . ния достаточной величины. 2 ил.

РЮгРУЗ/ГЕ

1756869

20

35

50

Изобретение относится к импульсным источникам вторичного электропитания, содержащим проме>куточное звено высокой частоты, и может быть использовано для питания различной электронной аппаратуры в автоматике, радиоэлектронике и других отраслях техники.

Известен источник питания ключевого типа, содержащий ключевой регулирующий элемент, включенный последовательно в силовую шину, селектор уровня, один из входов которого подключен к выходному выводу, а другой вход через резистивный делитель подключен к входному выводу, блок управления, входом подключенный к выходному выводу; а выходом — к входу регулирующего элемента, пороговый элемент, входом подключенный к выходу селектора и первому выводу накопительного конденсатора, а также элементы защиты источника

В данном источнике питание блока управления на этапе первоначального запуска осуществляется от н.акопительного конденсатора с момента, когда напряжение на нем превысит величину напряжения включения порогового элемента. После установления выходного напряжения источника питание блока управления осуществляется с выходного вывода источника, что обеспечивает его экономичность.

Недостаток известного источника заключается в низкой надежности за счет большой амплитуды пусковых токов транзистора(регулирующего. элемента), связанных с накоплением энергии в реактивных элементах источника и нагрузки на интервале запуска, Известен импульсный источник питания, содержащий силовой преобразователь ключевого типа в виде полумостового импульсного преобразователя с трансформаторными выходами, подключенный входом к входным выводам, а выходом — к входам основного и следующего выпрямителей, блок управления в виде блока ШИМ и плавного запуска, основой которого является узел импульсной модуляции, регулятора в виде усилителя, соединенного управляющим входом с выходом служебного выпрямителя, блока усилителей импульсов в виде ключевых усилителей импульсов, выход которого соединен с управляющим входом ключевого преобразователя, а управляющий вход -- с выходом узла импульсной модуляции. Первый управляющий вход одновибратора блока ШИМ соединен с выходом регулятора, второй управляющий вход одновибратора ШИМ соединен с выходом узла плавного запуска LLINM, третий запускающий вход одновибратора соединен с выходом формирователя импульсов запуска. Выход служебного выпрямителя и выход узла первого включения соединен с входом стабилизатора напря>кения.

В этом источнике питания с помощью узла плавного запуска обеспечивается подача нараста|ощего напряжения на второй управляющий вход одновибратора LLIMM, благодаря чему на выходе узла Ш ИМ формируются стартовые узкие импульсы, подаваемые далее на транзисторные ключи силового преобразователя. Благодаря малой ширине стартовых импульсов ограничивается амплитуда пусковых токов транзисторных ключей силового преобразователя, Недостатком известного источника является сложность, обусловленная аппаратурной избыточностью, так как узел плавного пуска и узел первого включения используются только на интервале запуска источника. Кроме того, узел ШИМ в известном источнике является сложным, так как в . одновибраторе, входящем в его состав, необходимо предусматривать два управляющих независимых входа и третий запускающий.

Цель изобретения — упрощение за счет совмещения функций начального питания и формирования импульсов плавного запуска источника основными элементами блока управления и накопительным конденсатором.

Поставленная цель достигается за счет того, что в импульсный источник питайия, содержащий ключевой преобразователь с трансформаторными выходами, основной и служебный выпрямители, подключенные к выходам ключевого преоаразователя, блок управления, состоящий из импульсного модулятора, выполненного на базе времязадающей RC-цепи, свободный вывод конденсатора которой подключен к общей шине йсточника питания, а свободный вывод резистора образует вход импульсного модулятора, регулятора, соединенного управляющим входом с выходом служебного выпрямителя, а выходом — с входом импульсного модулятора, и блока усилителей импульсов, выход которого соединен с управляющим входом ключевого преобразователя, а управляющий вход — c выходом импульсного модулятора, введены накопительный конденсатор, первым выводом подключенный к общей шине источника питания, а вторым выводом подключенный через первый резистор к входному выводу, селектор уровня, анодом первого диода подключенный к выходу служебного выпрямителя, катодом — к катоду второго диода, анод третьего диода селектора уровня под1756869 ключен через резистор квыходномувыводу, - ..и блок усилителей импульсов (БУИ) 12, выа катод третьего и анод второго диодов об- ход которого соединен с управляющим вхоразуют выход селектора уровня, подклю- . дом ключевого преобразователя 1, а ченный к входу импульсного модулятора, управляющий вход — с выходом ЧИМ 7, а выполненного в виде частотно-импульсного 5; также диодный селектор 13 уровйя, анодом модулятора (ЧИМ), в котором общий вывод диода 14 подключейный к выходуслужебноконденсатора RC-цепи подключен к входу: ro выпрямителя 3, анодом диода 15 через порогового элемента, соединенйого после-: резистор 16 — к входному выводу, катодом довательно с одновибратором, при этом вы-.... диода 15 и анодом диода 17 — к входу ЧИМ ходы порогового элемента и одновибратора" 10 7, а катодом- дйода 17 — :к второму выводу обьединены через развязывающий диод и — накопительного конденсатора 4. Вход пообразуют выход импульсного модулятора, следовательно соединенных порогового питающий- вход блока усилителей импуль- элемента 18 и одйовибратора 19 соединен с сов подключен к второму выводу накопи- общей точкой RC-цейи,.выходы порогового . тельного конденсатора, а питающие входы 15 элемента 18 и одновибратора 19 объединерегулятора и одновибратора ЧИМ соедине-: ны через раэвязывающий диод 20 и образуны с выходом служебного выпрямителя..-:: . ют выход ЧИМ 7; Питающие входы В предлагаемом устройстве подключе-, регулятора 10 и одновибратора 19 ЧИМ 7 ние выводов порогового элемента и "одно.- соединены с выходбм.Служебного выпрямивибратораЧИМчерезразвязывающийдиод 20 теля 3, питающий вход БУИ подключен к к входу блока усилителей и соединение на- второму входу йакопительного конденсатокопительйого конденсатора и питающего, ра4.

-входа блока yñèëèTåëåé с выходом служеб- ::. Ключевой преобразователь (фиг. 2) соного выпрямителя позволяют обеспечйть,".: стоит из последовательно включенных имнизкую начальную частоту и малую длитель- 25 пульсного прерывателя (ИП) и автономного ность стартовых импульсов на интервале;:: инвертора (AN). запуска. После возрастания выходного на- :: Посредством ИП регулируется-среднее пряжения источника до уровйя, соответст« значение выходйого напряжения .источнивующего перекоду источника в штатный:. ка, а АИ преобразует. входное напряжение режим; элементы, обеспечивающие режим, 30 постоянного тока: в переменное напряжезапуска, частично меняют свои функции. - :. we высокой частоты, кОторое после трансаколительнйй конденсатор начинает" вы- формации подлежит выпрямлению йолнять функцию фильтра выходного на- .. выходным выпрямителем"истбчника питапряжения служебного выпрямителя, а узкйе:.: ния. Ключевой преобразователь может быть . выходные импульсы порогового элемента 35 выполнен и в виде только автоном о ииспользуются вкачествезапускающих - .: -вертора. В этом случае импульсы с выхода для одновибратора. Таким образом; исклю- .. БУИ 12 поочередно подаются на поочередчено применение элементов, обеспечиваю-, но работающиетранзисторы АИ. Пороговый щих только режим плавного запуска; что .. элемент18ЧИМ7может"быть выполнен на упрощает устройство..- -:,;.::::= 40 основе однопереходного транзистора или

: На фиг. 1 представлена схема импульс- : " динистора. Одновибратор 19 выполняет ного источника питания; на фиг, 2 — пример . - функцию формирователя длительности вывыполнения ключевого преобразователя.: ходного импульса. ЧИМ 7 и может быть высточнйк (фиг. 1) содержит. ключевой,. полйен по любой йз широко примен ем р бразователь 1 с трансформаторными 45 схем, либо иа базе логических элементов, выходами,основной2ислужебный3вййря-: либо на базе операционного усилителя, мители, подключенные к выходам ключево- . Блок усилителей импульсов может быть выго преобразователя 1, накопительнйй, полнен полюбой Схеметрайзисторногоусиконденсатор 4, первым выводом подклю-. . лителя импульсов, ченный к общей, шине, а вторым выводом 60 . Импульсный йсточник питания работаподключенный через резистор 5 к входйому: ет следующим образом, выводу, блок 6 управления, состоящий из . При подаче напряжения на выходные дер ащего времяз дающую. RC- вйводы начинается медленный заряд концепь, свободный вывод конденсатора 9 ко- - -денсатора 4 через резистор 5, что соответторой подключен к общей шине, в 55 ствует интервалу:запуска. свободный вйвод резистора 8 образует На вход ЧИМ 7 через элементы 15 и 16 вход ЧИМ 7; Источник содержит также pery- поступает напряжеййе, "велйчина которого лятор 0, соединенный входом через рези- также медленно повышается отс е р .с выходом служебного значение напряжения на конденсаторе 4 выпрямителя, а выходом — с входом ЧИМ 7, благодаря диоду 17. Из-за медленного нара1756869

7 8

4 стания входного напряжения ЧИМ 7 частота одновибратор на простейший нерегулируе)

его выходных импульсов. формируемы < на мый. выходе порогового элемента 18. также медленно повышается. Импульсы на выходе . Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я элемента 18 узкие. Из-за отсутс1 вия выход- 5 ного напряжейия источника на интервале Импульсный источник питания, содерзапуска (или малой его величины) одновиб- жащий ключевой преобразователь с транс-. ратор 19, не имея питания с выхода служеб- форматорными выходами, вход которого ного выпрямителя, не работает; На вход соединен с входным выводом; основной и

БУИ 12 поступают узкие импульсы с малой 10 служебный выпрямители,-входами.подклюмедленно нарастающей. частотой, Так как на ченные к соответствующим выходам ключепитающем входе БУИ 12 прйсфтствует на- вого преобразователя, а выход основного пряжениес конденсатора 4, тос его выхода выпрямителя соединен с выходным. вывойачинают поступать усиленнйе по мощно- дом, блок управления", состоящий иэ имсти узкие импульсы с малой частотой в ба- 15 "пульсного модулятора, выполненного на зовые цепи транзисторов- ключевого бдновибраторе и времязадающей RC-цепи, преобразователя 1. Toic транзиСторов клю- свободный вывод резистора которой ис частоте работы и малой длительности от- дулятора",: .: регулятора;: выходом крытого состояния трайзйсторов может 20 соединенного с входом импульсного модубыть обеспечен значительно меньшим но- лятора, и блока усйлителей импульсов, вход минального значения при любом характере которого подключен к выходу импульсного сопротивления нагрузки.,;: .:...::,: . . модулятора, а выход - к управляющему вхоПри достижении выходным напряжени- ду ключевого преобразователя, о т л и ч а ю- ем ключевого преобразователя 1 и, соответ- 25 -шийся тем, чтб, с целью упрощения, в него ственно, служебйото выпрямителя 3 введены. накопительный конденсатор, перзначения, прй котором начинает работать вый резйстор и селектор уровня, выполнен одновибратор19, через диод 20 на вход БУИ: ный на "трех диодах и втором резисторе, а

12 начинают поступать расширенные(штат- импульсный модулятор-снабжен пороговым ные) управляющие импульсы, длительность 30.. элементов и выполнен в виде частотно-им которых задается одновибратором 19, а ча- - . пульсного модулятора, причем первый выстота следованйя, начиная с момента нача- вод накопительного конденсатора ла: работы регулятора 10, определяется-"- пбдключен к общей шйне, а второй вывод значением выходного йайряЖения регуля- - через первый резистор соединен с входным тора10.Напряжениенаконденсаторе4при 35 выводом, анод первого диода селектора этом становится равным выходному напря- -.. уровня. подклвчен к выходу служебного вы жейию служебного выпрямителя 3, а кон-.. прямителя, катод---к катоду второго диода, денсатор4йачйнает играть роль емкостного анодтретьего диода селектора уровня через фйльтра выходного напряжения" служебно- второй резистор соединен с входным вывр.- го âöriðÿMèòåïÿ благодаря диоду 14. Диод 17 40 дом, а катод третьего диода и анод второго будет находиться под обратным напряжени- диода объединены и "подключены к входу ем, так как напряжение на конденсаторе 4 импульсного-модулятора, койденсатор вре-. будет выше, чем йапряжение на выходе регу- мяэадающей RC-цепи которого соединен с лятора 10, которое является входнйм для: общей шиной, а общая точка конденСатора

ЧИМ7. -- -:;, -::::: ..:: :: ... 45 и резистора времязадающей RC-цепи подТаким образом, изобретение упрощает ключена к входу порогового элемента, выхо-. схему блока управления истоЧника и цепей, дом соединенного с входом одновибратора, обеспечивающих его начальный запуск. выход котороro.через введенный развязы-.

Медленно нарастающее напряжение на йа- аающийдиодподклЮчен к выходу"пороговокопительном конденсаторе. подаваемоече- 50 го элемента. использованному в качестве реэ диодный селектор на вход ЧИМ, вйхода импульсного модулятора, при этом используется как напряжение начального питающий вход блока усилителей импульпитания БУИ и как управляющее для узла сов поДключен к второму выводу накопиЧИМ одновременно. Это позволяет исклю- . тельйого конденсатора, а питающие входьг .чить узел-первого включения, а также суще- 55 регулятора и одновибратора соединены с .. сtâåíío упростить узел импульсной выходом служебного выпрямителя, к котомодуляции, исключив из него узел плавного рому подключен также управляющий вход запуска, и заменить сложный трехвходовый регулятора.

1756869

Составитель А.Волкова

Редактор G.Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Заказ 3088 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