Однотактный обратноходовый импульсный источник питания с изменяемым выходным напряжением
Владельцы патента RU 2779529:
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "АПРОКОМ" (RU)
Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться для питания светодиодов, двигателей постоянного тока и т.д. Однотактный обратноходовой импульсный источник питания с изменяемым выходным напряжением, с гальванической развязкой выходного напряжения, позволяет снизить стоимость такого источника питания и габариты и обеспечить регулирование выходного напряжения в диапазоне от 50% до 100% номинального значения посредством внешних управляющих сигналов. При этом в качестве основного элемента схемы управления можно использовать микроконтроллер. Возможно расширение диапазона регулирования выходного напряжения. 1 ил.
Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться для питания светодиодов, двигателей постоянного тока и т.д. Предложенное решение позволяет реализовать источник питания постоянного напряжения с возможностью регулирования выходного напряжения по внешним управляющим сигналам, с гальванической развязкой выходного напряжения, снизить стоимость такого источника питания и габариты. При этом в качестве основного элемента схемы управления можно использовать микроконтроллер.
Известно техническое решение [1], в котором используется аналогична л способ запитки микросхемы от дополнительной обмотки трансформатора, от которой также поступает сигнал обратной связи, однако в данном решении используется специализированная микросхема и отсутствует возможность использования микроконтроллера в схеме управления источником питания, управление осуществляется только специфичным для данной микросхемы способом, используется большое количество элементов в схеме.
Известно техническое решение [2], в котором используется гальваническая развязка с обратной связью от дополнительной обмотки трансформатора, от которой также производится запитка микросхемы, однако в данном случае отсутствует возможность управления выходным напряжением и использование в схеме управления микроконтроллера для реализации управления параметрами источника питания.
Техническим результатом является возможность построения компактных управляемых обратноходовых импульсных источником питания со схемой управления на основе микроконтроллера, либо другого электронного компонента, требующего дополнительное напряжение питания, с диапазоном регулирования выходного напряжения от 50% до 100% от номинальное значения. Данный способ не использует цифровой контур обратной связи и дополнительные схемы дежурного питания, что позволяет существенно упростить и удешевить схемотехнику устройства.
На фиг. 1 изображена функциональная схема источника питания, описывающая соединение основных элементов изобретения.
Она состоит из следующих основных элементов:
1 - сетевой фильтр
2 - выпрямитель
3 - сглаживающий конденсатор после выпрямителя
4 - резистор начальной запитки схемы управления и драйвера
5 - снаббер
6 - импульсный трансформатор
7 - первичная обмотка импульсного трансформатора
8 - вторичная обмотка выходного напряжения импульсного трансформатора
9 - дополнительная обмотка импульсного трансформатора
10 - схема управления импульсного источника питания
11 - драйвер транзистора
12 - транзистор
13 - конденсатор цепи питания драйвера
14 - конденсатор цепи питания схемы управления
15 - стабилитрон, задающий напряжение питания схемы управления
16 - стабилитрон, задающий напряжение питания драйвера
17 - резистор ограничения тока питания драйвера и схемы управления
18, 19 - резисторы делителя напряжения цепи обратной связи
20 - фильтр выходного напряжения
21 - диод выпрямления напряжения с дополнительной обмотки
22 - сглаживающий конденсатор напряжения с дополнительной обмотки.
В момент включения источника питания в электрическую сеть через сетевой фильтр 1 и выпрямитель 2, заряжается сглаживающий конденсатор 3, после чего через резистор начальной запитки схемы управления и драйвера 4 заряжается конденсатор цепи питания драйвера 13, а по достижении суммарного рабочего напряжения стабилитронов 15, задающего напряжение питания драйвера, и 16, задающего напряжение питания схемы управления, заряжается конденсатор 14. Для снижения мощности резистора начальной запитки схемы управления и драйвера 4 потребляемый ток схемы управления, реализуемой на микроконтроллере, в этот момент может быть снижен за счет перехода схемы управления импульсного источника питания 10 в спящий режим, либо за счет снижения рабочей частоты, либо других режимов энергосбережения. При переходе в рабочий режим по внешнему управляющему сигналу, подаваемому на вход схемы управления 10, питание схемы управления 10 и драйвера транзистора 11 осуществляется от заряжаемых дополнительной обмоткой 9 импульсного трансформатора 6 конденсатора цепи питания драйвера 13 и конденсатора цепи питания схемы управления 14. От этой же обмотки через резистивный делитель, образованный резисторами делителя напряжения цепи обратной связи 18 и 19, на схему управления поступает сигнал, характеризующий выходное напряжение на вторичной обмотке выходного напряжения 8 импульсного трансформатора 6. Количество витков дополнительной обмотки 9 импульсного трансформатора 6 выбирается таким, чтобы при минимальном выходном напряжении устройства напряжение в точке соединения диода выпрямления напряжения с дополнительной обмотки 21 и сглаживающего конденсатора напряжения с дополнительной обмотки 22 превышало сумму рабочих напряжений стабилитронов 15 и 16. При этом сопротивление резистора ограничения тока питания драйвера и схемы управления 17 должно обеспечивать ток, необходимый для работы схемы управления импульсного источника питания 10 и драйвера транзистора 11. Мощность стабилитронов 15, 16 и резистора 17 рассчитывается при номинальном выходном напряжении.
Предложенное решение позволяет регулировать выходное напряжение источника питания ориентировочно в диапазоне от 50% до 100% номинального значения. Расширение диапазона регулирования требует использования более мощных элементов 15, 16, 17, сужение диапазона регулирования позволяет уменьшить мощность данных элементов.
Литература
1. LT3799. Offline Isolated Flyback LED Controller with Active PFC. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/3799ft (дата обращения: 19.01.2021).
2. Раймонд Мэк. Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению/Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2008, с. 111-118.
Однотактный обратноходовой импульсный источник питания с изменяемым выходным напряжением, отличающийся тем, что выходное напряжение дополнительной вторичной обмотки с конденсатора сглаживающего фильтра подается через резистивный делитель напряжения на вход сигнала обратной связи схемы управления, а через резистор ограничения тока это же напряжение поступает на последовательно соединенные стабилитроны, напряжения на которых сглаживаются конденсаторами, и затем выходное напряжение с этих конденсаторов обеспечивает питание схемы управления, реализуемой на микроконтроллере, и драйвера, управляющего силовым транзисторным ключом.
