Стабилизированный источник вторичного электропитания

(56) Ромаш Э,Н, Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, И.: Радио и связь, 1981, с. 211, рис, 10-9.Авторское свидетельство СССР В 1121757, кл. Н 02 М 3(335, 1983,Тосихора Х, и др. Переключающиеся стабилизаторы на 100-500 кГц,управляемые магнитными усилителями. - Денси регаку, 1979, У 18, с. 31-39, рис.30. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСЯНИЕК АВТОРСКОМУ СНИД(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫИ ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам питания радиоэлектронной аппаратуры, Цель изобретенияповышение КПД устройства, Цель достигается тем, что в высокочастотныйсиловой трансформатор введена обмоткауправления постоянного тока. Это дало возможность исключить регулирующий элемент - магнитный усилитель.Приэтом стабилизация осуществляется сследующим образом. Задающий генератор 7 с самовозбуждением формирует в э12 б 7557 обмотках выходного трансформатора 8напряжение прямоугольной формы. Причастоте генератора 7, равной резонансной частоте ЬС-контура 4, напряжение на его выходе максимально. Напряжение на выходе устройства поддерживается постоянным благодаря изменению резонансной частоты контура 4в зависимости от изменения сопротивления нагрузки или сетевого напряжеИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам стабилизированного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.Целью изобретения является повышение КПД устройства.На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема стабилизированного источника вторичного элект 10 ропитания; на фиг. 2 - упрощенная схема замещения; на фиг, 3 - частотная характеристика устройства; на фиг. 4 и 5 - возможные варианты выполнения силового трансформатора с введенной обмоткой управления. Стабилизированный источник вторичного электропитания (ИВЭ) согласно фиг. 1 выполнен с бестрансформаторным входом и содержит входной выпрямитель 20 1, например, в виде трехфазного вентильного моста с индуктивно-емкостным фильтром и последовательно включенные статический полупроводниковый преобразователь 2, выполненный, например 25 по полумостовой схеме, высокочастотный силовой трансформатор 3, параллельный ренансный ЬС-контур 4, выходной .выпрямитель 5, например, в виде вентильиого моста и выходной емкост- З 0 ной фильтр 6, а также полупроводниковый задающий генератор 7, выполненный по двухтактной схеме Роэрра с выходным трансформатором 8, вторичные обмотки которого подключены к управлякщим входам статического полупроводникового преобразователя 2, и узел 9 обратной связи, включающий измеритель ный элемент на входе цепи в виде резистивного делителя 10 напряжения,выход которого соединен с входом эления. Обмотка управления трансформатора 3 создает постоянные .магнитныйпоток и напряженность магнитного поля Н , Дифференциальная магнитнаяпроницаемость р является функциейН и Н (напряженности переменногомагнитного потока). р определяетдифференциальную индуктивность трансформатора и резонансную частотуконтура. 5 ил. мента сравнения, например, в виде операционного усилителя 11, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения в виде стабилизатора 12, а выход - с входом усилителя постоянного тока - эмиттерным повторителем на транзисторах 13, 14 и 15, выход которого является выходом цепи обобратной связи, В силовом высокочастотном трансформаторе 3 дополнительно предусмотрена обмотка 16 управления постоянного тока, вывод которой подключен к выходу узла обратной связи.Для питания цепей задающего генератора и цепи обратной связи предусмотрен маломощный выпрямитель 17, содержащий однофазный трансформатор 18 и вентильный мост 19. Так как частота задающего генератора по схеме Роэрра чувствительна к изменению питающего напряжения, в дополнительном выпрямителе установлен фиксированный интегральный микростабилизатор 20, например, микросхемы серии 142 ЕН. Работа рассматриваемой схемы осуществляется следующим образом,При подаче на вход ИВЭ напряжения питающей сети задающий генератор 7 с самовозбуждением Формирует в обмотках выходного трансформатора 8 напряжение прямоугольной формы.При этом при полуволне, соответствующей положительному значению напряжения на вторичной обмотке У на транзистор 21 статического преобразователя 2 поступает отпирающий импульс и напряжение сети, преобразо,ванное в постоянное входным выпрями 3 12675 телем 1, оказывается приложенным к первичной обмотке У, силового трансформатора 3 через коллекторно-эмиттерный переход транзистора 21 и конденсатора 22, При следующей полу- волне, соответствующей положительному значению напряжения на вторичной обмотке ы трансформатора 8, транзистор 21 запирается и отпирающий импульс поступает на транзистор 23, 1 О а выпрямленное напряжение сети через конденсатор 24 и коллекторно-эмиттерный переход транзистора 23 оказывается также приложенным к обмотке И, трансформатора 3, но в обратной 15 полярности.Так как индуктивность 25 и емкость конденсатора 26 препятствует скачкообразному нарастанию тока в цепи, то ток в обмотках трансформатора 3 . 20 и через транзисторы 21 и 23 изменяется по синусоидальному закону, определяя этим форму ЭДС в обмотках трансформатора 3Рассматриваемую силовую часть ИВЭ 25 можно представить в виде упрощенной схемы замещения на фиг, 2, При этом статический преобразователь 2 можно считать источником синусоидальных сигналов с величиной ЭДС - Р . Сопро- З 0 тивление нагрузки ИВЭ представлено сопротивлением К, Ь (25) и С (26) - элементы резонансного контура 4. где ,1, - число витков трансформатора,приведенное к первичной обмотке;Б и 1 - соответственно площадь сечения и длина магнитной силовой линии магнитопровода;Ф - дифференциальная магнитнаягпроницаемость материала магнитопровода.При протекании тока по первичной обмотке трансформатора 3 в магнитопроводе создается переменный магнитный потокУ и соответствующая напряженность переменного магнитного поля Н . При введении в трансформатор 3 дополнительной обмотки управления и протекании по ней тока управления Уу создается постоянный магнитный поток У и соответствующая напряженность постоянного магнитного поля Н (фиг, 4, 5). При наложении постоянного магнитного потока на переменный дифференциальная магнитная проницаемость определяется как функция двух переменныхпри этом аргументы функции вычисляются по закону полного тока:Йур ,прйПри частоте генератора Г = Е, равной резонансной частоте ЬС-контура, напряжение на выходе резонансного контура максимальное, При уменьшении резонансной частоты Е выходное напряжение резонансного контура асимптотически уменьшается согласно с частотой харакгеристики ИВЭ фиг. 3.Резонансную частоту рассматриваемого контура (фиг. 2) можно выразить12 ь где Ь - индуктивность трансформатотра 3;Ь - индуктивность резонансного50контура;С - емкость конденсатора резонансного контура,В свою очередь из определения дифференциальной индуктивности трансформатораа, ЯЬт Величина дифференциальной магнитной проницаемости Яопределяет дифференциальную индуктивность трансформатора и резонансную частоту контура.Кроме возможных вариантов выполнения управляемых потоком высокочастотных силовых трансформаторов на фиг, 4 и 5, выполненных на основе Ш-образных магнитопроводов, могут быть применены управляемые потоком трансформаторы на основе кольцевых магнитопроводов, а также на основе конструкций с ортогонально-пересекающимися магнитными полями. Материалами для магнитопроводов силовых высокочастотных трансформаторов могут быть ферриты, пермаллоевые сплавы, мо-пермаллой, а также аморфные сплавы.Повышение КПД устройства достига ется за счет того, что из силовой цепи ИВЭ исключается регулирующий элемент - магнитный усилитель, а следовательно, снижаются потери, так как для КПД управляемых потоком трансформаГосуда ам изо осква,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,Проектна 3 126торов практически соизмеримы с КПДнерегулируемых трансформаторов. Использование изобретения позволяет повысить КПД источников вторичного электропитания на 6-87 Формула изобретения Стабилизированный источник вторичного электропитания, содержащий последовательно включенные между входными и выходными выводами статический полупроводниковый преобразова- тель с высокочастотным силовым транс 7557 Ьформатором, резонансный контур, выпрямитель и выходной сглаживающийфильтр, полупроводниковый двухтактныйзадающий генератор с Выходным трансформатором, выходы которого подключены к управляющим входам статического полупроводникового преобразователя, узел обратной связи, вход котого соединен с выходными выводами,1 О о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повьдпения КПД, в высокочастотный силовой трансформатор введена обмотка управления постоянноготока, подключенная к выходу узла об 15 ратной связи,