Стабилизированный источник питания постоянного напряжения

 

ОНИ.САЦИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ ро765788

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 031078 (21) 2669193/24-07 с присоединением заявки ¹ (51)М. Кл."

G 05 F 1/56

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230980. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 230980

{53) УДК 621. 316. .722 ° 1(088.8) (72) Авторы изобретения

С.Т.Дремов, В.Т.Дремов и С.М.Попко (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам регулирования электрических величин с помощью полупроводниковых приборов, и может быть использовано при разработке источников стабилизированного питания электро- и радиоаппаратуры.

Известны стабилизированные источники питания, содержащие трансформатор, выходом подключенный к выпрямителю с фильтром, регулирующий элемент, соединенный с выпрямителем и нагрузкой, устройство управления, выход которого подключен к управля- 15 ющему входу регулирующего элемента, причем регулирующий элемент работает в линейном режиме (1) .

Недостатком этих стабилизирован- 20 ных источников питания является низ- кий КПД и его сильная зависимость от величины тока нагрузки, так как ток через регулирующий элемент находится в обратной фазе по сравнению с ™ током нагрузки.

Из известных стабилизированных источников питания наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизированный источник питания постоянного напряжения, содержащий трансформатор, выходом подключенный к выпрямителю с фильтром, регулирующий элемент, соединенный своим входом с выходом выпрямителя и включенный последовательно в выходную цепь, блок управления, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента, и выходной конденсатор (2 . Этот источник питания имеет более высокую экономичность при колебаниях тока нагрузки, при этом регулирующий элемент работает как управляемое сопротивление, величина которого автоматически изменяется устройством управления так, что-. бы значение выходного напряжения источника поддерживалось на постоянном уровне с заданной степенью точности.

Избыток мощности выделяется на регулирующем элементе, что приводит к снижению КПД источника питания и его зависимости от величины входного питающего напряжения и требует применения регулятора, рассчитанного на относительно большую мощность рассеивания, что является недостат ком известного стабилизированного источника питания.

765788 между выводом регулирующего элемента

3 и нагрузкой.

Устройство работает следующим образом.

К коммутационному диоду 7 прикладывается два напряжения: с одной стороны — напряжение (пульсирующее) от дополнительного выпрямителя 6 Uy (см.фиг. 2 а), а с другой — напряжение от регулирующего элемента 3 Up (см.фиг. 2 б). Когда мгновенное значение напряжения выпрямителя 6 Оь превышает уровень напряжения Ор, коммутирующий диод 7 закрыт и энергия в нагрузку от силового трансформатора 1 поступает через дополнительный

50 выпрямитель 6 в течение времени

Когда же уровень постоянного напряжения U превышает мгновенное значе- 0 ние выпрямленного напряжения 06, коммутирующий диод 7 открыт и энергия в нагрузку поступает от силового трансформатора 1 через регулирующий элемент 3 в течение времени t -t . 65

Цель изобретения — повышение КПД и его стабилизация при колебаниях входного напряжения.

Это достигается тем, что в стабилизированный источник питания, содержащий трансформатор с выходом, подключенным к выпрямителю с фильтром, регулирующий элемент, соединенный своим входом с выходом выпрямителя и включенный последовательно в выходную цепь, блок управления, выход которого подключен к управляющему вхо- 10 ду регулирующего элемента и выходной конденсатор, введены дополнительный выпрямитель и цепочка из последовательно соединенных коммутирующего циода и дросселя между выводом регу- 15 пирующего элемента и выводом для подключения нагрузки, при этом один вывод дополнительйого выпрямителя . подключен к общему выводу источника, а второй — к общей точке. соединения коммутирующего диода и дросселя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого стабилизированного источника питания; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений в различных точках схемы. 25

Предлагаемый стабилизированный источник питания содержит трансформатор 1 с выходом, подключенным к выпрямителю 2 с фильтром, регулирующий элемент 3, соединенный своим вхо- 30 дом с выходом выпрямителя 2 и включенный последовательно с нагрузкой, блок управления 4, выход которого подключен к управляющему входу регу.пирующего элемента 3, выходной конденсатор 5, дополнительный выпрями.тель 6, коммутирующий диод 7 и дроссель 8.

Один вывод дополнительного выпрямителя 6 подключен к общему выводу источника питания, а второй — к общей точке соединения коммутирующего диода 7 и дросселя 8, включенных

В результате на вход,цроеселя 8 поступает постоянное напряжение с переменной составляющей (см.фиг.2 в), которое далее сглаживается с помощью дросселя 8 и выходного конденсатора 5.

Изменяя проводимость регулирукщего элемента 3 при помощи блока управления 4, можно регулировать уровень постоянного напряжения Up и соответственно выходного напряжения стабилизированного источника питания.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется следующим образом.

При отклонении выходного напряжения от установленной величины из-за изменения входного напряжения (и соответствующего изменения мгновенного значения напряжения дополнительного выпрямителя 6 Ць) или тока нагрузки блок управления 4 благодаря своей чувствительности к величине и фазе выходного напряжения воздействует на проводимость регулирующего. элемента 3 и изменяет ее так, чтобы изменение выходного напряжения было скомпенсировано.

Например, при увеличении выпрямленного напряжения Ub уровень постоянного напряжения регулирующего элемента 3 Ц уменьшается. При этом среднее значение напряжения на,дросселе

8 и соответственно выходного напряжения остается неизменным.

Особенностью предлагаемого стабилизированного источника питания является совместная работа дополнительного выпрямителя 6 и регулирующего элемента 3 на общую нагрузку.

В данном устройстве напряжение (и энергия) поступает на нагрузку через дроссель 8 непрерывно без провалов напряжения до нуля, что обеспечивает малый уровень пульсаций выходного напряжения и высокое быстродействие стабилизированного источника питания. Регулирующий элемент 3 предлагаемого устройства полностью нагружен только в течение небольшого отрезка времени t<-t (см. фиг. 2), что приводит к снижению мощности рассеяния на нем в 1,5-3 раза и соответственно повышению КПД до 6085%, уменьшению размеров и массы теплоотводов регулирующего элемента примерно в 2-2,5 раза, улучшению теплового режима стабилизированного источника питания. Поддержание неизменным выходного напряжения по уровню среднего значения напряжения на входе дросселя 8 приводит к стабилизации КПД при колебаниях входного напряжения (также как и ключевых стабилизаторов). таким образом, введение дополнительного выпрямителя 6 и цепочки из последовательно соединенных коммутирующего диода 7 и дросселя 8 между выводом регулирующего элемента 3

765788

Формула изобретения фиг,1

Vp б фиа2

Составитель В.Круглова

Техред И.Барадулина Корректор О.Ковинская

Редактор В.Фельдман

Заказ 6508/44 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ:Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 и нагрузкой и подключение дополнительного выпрямителя 6 одним выводом к общему выводу источника,а вторым — к общей точке соединения коммутирующего диода 7 и дросселя 8 позволяет повысить КПД источника питания и стабилизировать его при колебаниях входного напряжения.

Стабилизированный источник питания постоянного напряжения, содержащий сетевой трансформатор, выходом подключенный к выпрямителю с фильтром, регулирующий элемент, соединенный входом с выходом выпрямителя и включенный последовательно в выходную цепь, блок управления, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента, и выходной конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и

его стабилизации при колебаниях входного напряжения, источник снабжен дополнительным выпрямителем и цепочкой из последовательно соединенных коммутирующего диода и дросселя, включенной между выводом регулирующего элемента и выводом для подлключения нагрузки, при этом один вывод дополнительного выпрямителя подключен к общему выводу, а второй — к общей точке соединения коммутирующего диода и дросселя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карпов В.И. Полупроводниковые

15 компенсационные стабилизаторы напряжения и тока. М., "Энергия", 1967, рис.79.

2. Домеников В.И. и Казанский М.М.

Стабилизированные источники электроQP питания судовой радиоэлектронной аппаратуры. Л., "Судостроение, 1971, рис. 4.41.