Источник вторичного электропитания с импульсным регулированием

 

(19) RRU U(и) (51) 5 НОЗМ3 335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАЗ .ЕНТУ

ЬЭ

CO

CO

ЬЭ фЭ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

1 (Щ 4929181/07

{22} 18.04.91 (46) 30.1093 Ьоп. Ne 39-40 (73) Киевское производственное объединение

"ЗлектронмааГ имВИЛенина (ЩЗозупев В,И„Капенюк АП„. Линник АА;

Молодчик ЗП (ТЗ) Киевское производственное объединение

"ЗлектронмааГ им.ВИЛенина (54) ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С ИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ (67) Использование: вторичные источники электропитания. Сущность изобретения: однотактную схему широтно-импульсной модуляции используют для управления двухтактным конвертором, при этом исключается несимметрия временных параметров управляющих импульсов в каждом такте, что повышает надежность устройства в целом. Устройство представляет собой двухтактный конвертор с трансформаторным выходом, дпя регулирования которым используется шунтирование обмотки трансформатора управления через диодный мост на время, определяемое отднотактной схемой

ШИМ пропорционально выходному напряжению устройства. 2 ил.

2002355

Изобретение относится к электронике и может быть использовано для электропитания стаоилиэированным постоянным наи рях<ен ием различных устройств радиоэлектронной аппаратуры.

Известен ключевой регулятор, содержащий регулируемый полумостовой преобразователь с выпрямителем и фильтром нд входе и выходе, вспомогательный источник напряжения, двухтактную схему широтноимпульсного регулирования, входом соединенную с выходом устройства, а выходом через транзисторные ключи и трансформатор управления — с управляющими входами упомянутого преобразователя, Недостатком такого устройства является наличие сложной схемы широтно-импульсного регулирования и повышенная мощность потребления от вспомогательноI-o источника напряжения, так как в процессе работы для питания цепей управления не используется мощность самого преобразователя, Наиболее близким техническим решением к заявляемому по достигнутому эффекту и технической сущности является источник вторичного электропитания, содержащий регулируемь и двухтактный конвертер с трансформаторным выходом, вспомогательный источник напряжения, два транзистора типа п-р-п, эмиттеры и коллекторы которых шунтированы диодами, двухтактную схему широтно-импульсной модуляции, имеющую два тактовых и один управляющий выход, управляющий трансформатор, первая и вторая вторичные обмотки которого, ИМЕ ОЩИЕ противоположную друг другу фазировку выводов. подключены соответственно к первому и второму входам управления конвертора, об лотка токовой обратной связи подключена последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора конвертора, а первая и вторая первичные обмотки включены последовател ьно-согласно, причем их общая точка соединена через балластный резистор с управляющим выходом схемы широтно-импульсной модуляции, крайние выводы соединены с соответствующими коллекторами упомянутых транзисторов, базы которых подключены к соответствующим тактовым выходам схемы широтно-импульсной модуляции.

Данное устройство по сравнению с предыдущим имеет более низкую выходную мощность источника вспомогательного нап ряжения эа счет того, что благодаря введению обмотки токовой обратной связи для управления силовыми ключами конвертораиспользуется в осНоВНоМ мощность самого

55 конвертора. Однако данное устройство, как и предыдущее, имеет тот же недостаток— наличие двухтактной схемы широтно-импульсной модуляции со сложным алгоритмом коммутации выводов первичных обмоток управляющего трансформатора.

Кроме того, из-эа различия во времени переключения транзисторов, осуществляющих коммутацию обмоток управляющего трансформатора, управляющие импульсы, поступающие на первый и второй входы конвертора, могут иметь неодинаковые длительности, что особенно сказывается при высокой частоте преобразования, то есть при малых абсолютных значениях длительности управляющих импульсов, Это приводит к неустойчивой работе преобразователя на высокой частоте преобразования и, кроме того, к несимметричной работе выходного трансформатора конвертора, Указанные недостатки сни>ка от надежность устройства в целом.

Целью изобретения является повышение надежности путем упрощения устройства и повышения устойчивости работы.

Цель достигается тем, что в источник вторичного электропитания. содержащий регулируемый двухтактный конвертор с трансформаторным выходом, имеющий

ПЕРВЫЙ N BTOPOA BXGPbl УПРаВЛЕНИЯ, BCIIOI40гательный источник напря>кения, транзистор типа п-р-п, подключенный к отрицательному выводу выхода конвертора, являющегoc>l выходом устройства, к отрицательному выводу вспомогательного источника напряжения и к анодам первого и второго диодов, трансформатор управления первая и вторая вторичные обмотки которого, имеющие противоположную друг другу фазировку выводов, подключены соответственно к первому и второму входам управления конвертора, обмотка токовой обратной связи соединена последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора конвертора, а первая и вторая первичные обмотки включены последовательно-согласно, причем их общая точка соединена с первым выводом балластного резистора, а крайние свободные выводы первичных обмоток соединены с катодами соответственно первого и второго диодов, введены однотактная схема широтно-импульсной модуляции, третий и четвертый диоды и цепь включения конвертора, причем аноды третьего и четвертого диодов обьединены в общую точку с коллектором транзистора, баэа транзистора подсоединена к выходу однотактной схемы широтно-импульсной модуляции, соединенной входом с выходом устройства, входной положительный вывод

2002355 конвертора соединен с одним из его входов управления через цепь включения конвертора, а второй вь вод балластного резистора соединен с положительным выводом вспомогательного источника напряжения.

Совокупность отличительных от прототипа признаков (введение однотактной схемы широтно-импульсной модуляции, третьего и четвертого диодов, цепи включения конвертора и соответствующих связей) с другими существенными признаками заявленного технического решения дает новый положительный эффект, заключающийся в повышении надежности путем упрощения устройства и повышении устойчивости работы. Причем упрощение достигается за счет того, что для управления двухтактного конвертора используется однотактная схема широтно-импульсной модуляции, в то время как в устройстве-прототипе требуется применение двухтактной схемы широтно-импульсной модуляции. Кроме того, так как коммутация обмотками трансформатора управления в заявляемом устройстве в каждом такте осуществляется одним транзистором, обеспечивается идентичность временных параметров управля ощих импульсов, а следовательно, пов:-.:дается устойчивость работы устройства.

На фиг.", — функциональная схема устройства; на фиг.2 — электрическая прлнципиальная схема одного из возможных вариантов источника вторичного электропитания с импульсным регулированием, Устройство содержит (см. фиг. 1) регулируемый двухтактный конвертор 1. имеющий первый 2 и второй 3 входы управления, вспомогательный источник 4 напряжения, формирователь управляющего напряжения на транзисторе 5 типа п-р-п, подключенный к отрицательному выводу выхода 6 устройства, к отрицательному выводу вспомогательного источника 4 напряжения и к анодам первого 7 и второго 8 диодов, трансформатор 9 управления, первая 10 и вторая

11 вторичные обмотки которого, име ощие противоположную друг другу фаэировку выводов, подключены соответственно r. пераому 2 и второму 3 входам управления, обмотка 12 токовой обратной связи подключена последовательно к первичной обмотке выходного трансформатора конвертора 1, а первая 13 и вторая 14 первичные обмотки включены последовательно-согласно, причем их общая точка соединена через балластный резистор 15 с положительным выводсм вспомогательного источника 5 HB-.",ряжения, третий 15 и четвертый 16 диоды, подключенные катодами к коллектору тран5

Q0 тать е автоколебательном режиме, причем его запуск производится током, поступающим на вход 3 управления через цепь 18 включения, а момент "опрокидывания" схемы (переключение транзисторных ключей конвертора) onðåäåëÿåòñë моментом HQct4щения трансформатора 9.

В процессе регулирования выходного напряжения U»i под воздействием схемы

17 в каждом такте осуществляется шунтирование обмоток 13, 14 трансформатора 9 управления.

На время шунтирования обмотки 13, 14 образуют замкнутый контур, напряжение на вторичных обмотках 10 и 11 уменьшается по абсолютной величине до уровня, при котором все транзисторные ключи запираются.

После окончания шунтирования под воздействием энергии, накопленной в трансформаторе 9, на входах 2, 3 управления возникает напряжение, полярность которозистора, а анодами — соо-. атственно к катодам диодов 7 и 8 и к аварийным выводам обмоток 13. 14 трансформатора 9 (диоды 7, 8, 15, 16 образуют схему выпрямительного моста), однотактную схему 17 широтно-импульсной модуляции, подключенную входом к выходу б устройства, а выходом — x базе транзистора 5, цепь 18 включения, соединяющая положительный вывод входа 19 конвертора и входа 3 управления конвертора, Однотактная схема 17 ШИМ может быть

"выполнена, например, в виде управляемого мул ьтивибратора с резистивно-емкостной связью.

Источник вторичного электропитания работает следующим образом.

Схема 17 ШИМ вырабатывает последовательность импульсов. Период следования импульсов — постоянный, адлительность отрицательного (активного) уровня импульса изменяется в зависимости от выходного напряжения устройства. Схема 17 управляет транзистором 5, образующим формирователь управляющего напряжения, который, работая в ключевом режиме, через диодный мост (диоды 7, 8, 15, 16) периодически шун-. тирует включенные последовательно обмотки 13, 14 трансформатора 9. Балластный резистор 15 задает минимально необходимый ток коллектора транзистора, уменьшающий до минимума время рассасывания избыточных носителей в базе при его выкл ючении.

Двухтактный конвертора 1 с трансформатором 9 управления в случае. если схема

l7 на него не воздействует (транзистор 5 закрыт), благодаря использованию обмотки

12 токовой обратной связи способен рабо2002З55

IipoTI7B0ilQA0>I.на полярнос г.., котооая была на указанных Вход х в предыдущем актG (до маме"та {ОуЗ-!тирования). нач!;З!а8 Ся 0 Орой Та: З, (IpN i(OTOpOI".1 ТpBHSNCTOp н ый кл !о Конвертора, закрытый B предыдущем так 8, под воздействием на входе отпира!ощего напряжения открывается, а гранзисторный клЗОЗ, открытый В;Зредыдущем такте, запирается, приче{и процесс переключения каждого ключа усиливается токовой абра ной связь!О благодаря обмотке 12, то есть транзисторные кл!Очи конвертора i работают поочередно с паузой, ОГЗределя f4047 схемОЙ l7 (ЗЗИ1ЗЛ, подд16р>кивая на Выход8 6 усгрОЙства пОстоянное IfBпряженле., ;.Kf7ì Образом, в данном устройстве для >fпр{ЗВЗзеззия дВухтактнь!м конверторОм требуется применение не Двухт .ктЗ!Ой, а од(З>ормула изобретения

ИСТО!-!НИ!К З7Т 3РИ - НОГО ЗЛЕК РОПитАНИЗЯ С ИМПУ.ПЬСНЬРЛ РЕГУЛИРОВАНИЕМ, содерх(ащий дву>.тактный конвертор с выходным трансформатором.

ШИУ-р" ул(!тор с формиpoBQ елем упоавЛЯЗОIЦОГО : !с ПРЯ?К8НИЯ, B>(OPO<1 ГЗОДКЛЮЧ8 I!Hb! vl к вlя.(одным вь| водам з.о! !1 е TO pBi a выходом через 7 раз!сфор„«,атоо «i!I ðàâ>!е!,Ия к угЗравля!{Зщим В (Одам KQHDGpTopB, О(>мотка ОбратиQII связи тг>ансФОРЗ-7атора упззлен!/ я f оедз!i е!!а Зз! pg.{но

lQcffG>÷0L.;ð.(;IbH0 c первично!4 обм01 гои выходноЗО трансформатapB, первичная Обмотка трансфор1матора управления вы! олнена cQ средней точкой, подклЗоченной к

Одному е ьЗ воду Ьаластно! 0 резис зооа, а коайнио выводы обмотки - к ка!Одам перBoro и второго диодов формирователя управляющего наг!ряжения, вкгпочающего транзистор n - p - n-типа, эмитте10 которого нотактнОЙ схемы L иротно-имГЗульсной мОдуляции, что упрощает устрОЙство в целом, Кроме того, поскольку в указанном устройстве коммутация обмоток трансформатора

5 управления в каждом такте осуществляется с помощью одного и того же транзистора, исключено различие в длительности управляющих импульсов (аждого такта, что благоприятно сказывается на устойч IBocTN

10 устройства, особенно при малых длительнос TÄIx рабочих им пул ьсов, (56) Блок электропитания ЕР - 08- 04. Руководство по эксплуатации, З((1ЕРА-АР, Поль15 ша, 1989," " " ""-"

Бас A,A„Mèëàfb30pQB В,П. и Мусолин

А,К. Источники Вторичного электропитания с бестра!!С(з>орматорзЗыз4 входом, М,; Радио и связь, 1987, рис, 2, 19, 7-14.

ПОДКЛЗОЧЕН К ОТР{гиатЕЛЬЗЗОЗЛУ ВЫВОДУ ВСПОмогатель!1010 истОчника ззапрз1>кеззия v K

25 энОдам первого и BTop0! 0 диодов, Отз{ича- - ющийся тем, что, с целью повышения надежности путем упрощения устройства и повыше!!1!я устолчивости в работе, ШЗ1{(ГЗ06Гулятор выпОлнGH Однотак> нь{м, форми g рователь vflpBBl<>110LL(G(0 напряжения вь!полнен HB ОднО{л транз !cTÎpG f! в НОГО введены также ГpGfий и !«TBGpTû!7 диоды, катоды которых Объединены с коллектОрОм упо{7111-»,fTQIО транзистора, ба3а

8r гзодкл(очена к Вь!ходу ШИзМ-регулятора, ВТ0р0!7 вывОд Оалластного резис1 ора c08" динен с поло>кительным выводом вспомогательного источни1:а напряжения, гведенная цепь Включения конвертора од40 ним выводом подклЗОчена к положительному входному выводу, а другим выводом - к одному И3 управляЗощих входов конвертора.

2002355 У сЬ .

Юфтях, Составитель Н. Цишевская

Редактор Т, Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор А Обручар

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4i5

Заказ 3176

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