Стабилизированный источник питания

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И 305 Р(56) Вересов Г,ПСмуряков Ю.Л, Стабилизированные источники питания радиоаппаратуры. - М.:.Энергия, 1978, с.128, 137,Розенблат м.А. Магнетоника. - М,; Наука, 1967, с.143. р.61,(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источникахпитания электронной и вычислительнойаппаратуры, Цель изобретения - повышеИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках питания электронной и вычислительной аппаратуры.Цель изобретения - повышение надежности и КПД путем снижения, потерь в элементах устройства,На фиг,1 представлена схема стабилизированного источника питания; на фиг,2 - временные диаграммы напряжений, устройства,Устройство содержит полумостовой ранзисторный инвертор на транзисторах 1, , трансформатор питания 3, трансформаор возбуждения 4, резистор обратной свяи 5, конденсаторы 6, 7 делителя, клеммы 8,ние надежности и КПД путем снижения потерь в элементах устройства. Источник питания содержит полумостовой транзисторный инвертор с транзисторами 1, 2, трансформатором возбуждения 4, промежуточными трансформаторами 24, 25, силовым трансформатором питания 3 и элементами компенсации 21, 26, 27, а также магнитный модулятор на дросселях насыщения 12, 13, в который введены датчики тока на токовых трансформаторах 28; 29, Промежуточные трансформаторы 24, 25 в совокупности с другими элементами схемы обеспечивают выравнивание полупериодов выходного напряжения инвертора, а обратная связь на базе токовь 1 х трансформаторов 28, 29 снижает пульсации выходного посто. янного напряжения. 2 ил. 9 витания преобразователя, диоды 10, 11 д магнитного модулятора, дроссели 12, 13 на- СрЭ сыщения, выходной фильтр 14, устройство 15 управления магнитным модулятором, вы- ф, ходные выводы 16, 17 устройства, клемму 18 р питания устройства управления магнитным модулятором, диоды 19, 20 режима, потен-с . циометр 21 компенсации, разрядные диодыф 22, 23, промежуточные трансформаторы 24, 25, диоды компенсации 26, 27, токовые трансформаторы 28, 29. диоды обратной связи 30, 31.На фиг,2 приведены следующие временные диаграммы;фиг.2 а - напряжение на общей точке ключей: (то - 12) - открыт и насыщен транзистор 1, (тг - И) - открыт и насыщен транзистор 2;фиг,26 - напряжение нэ обмотке возбуждения трансформатора питания 3;фиг,2 в - падение напряжения на резисторе обратной связи 5;фиг.2 г - напряжение на база-эмиттерном переходе транзистора 1: (В - 12) - транзистор 1 насыщен, (с 2 - м) - разряд индуктианости трансформатора 24 через диод 22, транзистор 1 обесточен;фиг.2 д - напряжение на база-змиттерном переходе транзистора 2; (12 - с 4) - транзистор 2 насыщен, (И - Ю) - разряд индуктивности трансформатора 25 через диод 23, транзистор 2 обесточен;фиг.2 е - напряжение на емкостном делителе б и 7: (то - 12) - заряд емкостного делителя через обмотку трансформатора питания 3 и через открытый транзистор 1, (12 - м) - разряд емкостного делителя б и 7 через обмотку трансформатора питания 3 и через открытый транзистор 2;фиг.2 ж - (И - 12) - сердечник модулятора 12 насыщен, ток с аыходн"й обмотки и трансформатора питания 3 через фильтр 14 поступает в нагрузку- рабочий полупериод, (2 тз) разряд индуктивности модулятора 12 через открытый диод 10;фиг.2 з -(то - о) - разряд индуктианости модулятора 13, (ц - и) - достижение сердечником модулятора индукции, определяемой ампервитками обмотки управления;фиг.2 и - напряжение на входе выходного фильтра 14;фиг,2 к - напряжение на выходе устройства,Работу преобразователя рассмотрим в установившемся режиме питания преобразователя и постоянной нагрузке стабилизатора на основе магнитного модулятора,Обязательным условием нормального функционирования устройства является ненасыщенный режим всех сердечников, эа исключением двухполупериодного магнитного модулятора. Работа промежуточных трансформаторов имеет некоторое сходство с работой магнитных модуляторов с самонасыщением,Предположим, на первичной обмотке трансформатора питания 3 появилась ступенька напряжений (фиг.2 а, 1 о), тогда появится напряжение и на обмотке возбуждения (фиг.2,0 то), на выходной и входной обмотках трансформатора возбуждения 4. Диод 19 через некоторое время 18 к, откроется., далее откроется и войдет в насыщение транзистор 1 (фиг.2 г, то), за счет тока базы транзистора 1 образуется падение напряжения на резисторе 5 (фиг.2 в, со),5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 эа счет тока первичной обмотки трансформатора 3 начнет подзаряжаться конденсаторный делитель б, 7 (фиг.2 е, 1 о - 12).Один полупериод работы преобразователя во втором трансформаторе возбуждения 24 - рабочий полупериод, при этом сигнал с выхода обмотки возбуждения трансформатора питания 3 обеспечивает направление тока, необходимое для поддержания транзистора 1 в открытом состоянии, в зто время в третьем. трансформаторе возбуждения 25 - управляющий полупериод. В рабочие полупериоды диоды 19 и 20 открыты, а в управляющие полупериоды индуктивности трансформаторов 24 и 25 разряжаются через диоды 22 и 23.В момент времени (фиг,2 г) 111 импульс. прекратился бы, однако транзистор 1 находится еще некоторое время в насыщении за счет рассасывания избыточного заряда не- основных носителей из базы транзистора 1, Когда закончится процесс рассасывания. транзистор 1 выйдет из насыщения а активный режим, сопротивление перехода эмиттер-коллектор увеличится до прекращения тока коллектора, что в силу самоиндукции приводит к быстрому перезаряду паразитных емкостей вплоть до изменения полярности напряжения на первичной обмотке трансформатора питания 3, что означает смену знака производной магнитного потока и что, в конечном итоге, приводит к изменению направления магнитного потока (фиг,2 а, 12),Для трансформатора возбуждения 24 настудит управляющий полупериод, а для трансформатора 25 - рабочий. Диод 19 закроется, так как откроется диод 22, через который начнет разряжаться индуктивность трансформатора 24, а через открытый диод 20 ток обмотки возбуждения трансформатора питания 3 поступае в базу транзистора 2, открывает его, вводит в насыщение и т.д. - процесс повторяется (фиг.2 г, тг),В первом приближении, процесс выравнивания длительностей полупериодоа са- дится к изменению величин токов, протекающих в разные полупериоды в обмотках компенсации. В свою очередь, величины токов обмоток компенсации зависят и от сопротивлений чаСтей потенциометрэ компенсации 21, на которыс он делится подвижным электродом,Возможность выравнивания полупериодов работы преобразователи не исключает неравномерной нагрузки ключей преобразователя за счет разброса параметров магнитных элементов и диодов модулятора. Это приводит к росту пульсаций выходного напряжения либо к росту массогэбаритных показателей выходных сглаживающих фильтров. Однако, обратная связь по входномутоку рабочих обмоток модуляторов препятствует росту пульсаций выходного напряжения. Действительно, в соответствующих 5рабочих обмотках токовых трансформаторов 28 и 29 токи в полупериодах равны токам в рабочих обмотках модуляторов 12 и13, а напряжения в выходных обмотках токовых трансформаторов пропорциональны 10токам рабочих обмоток. В управляющей обмотке модулятора протекает средний ток,пропорциональный разнице опорного и выходного напряжений стабилизатора, а, кроме того, в управляющей обмотке 15модулятора протекает пульсирующий ток,среднее значение которого за полупериодобратно пропорционально току рабочей обмотки магнитного модулятора.Например, через диод 10 и рабочую об-,20мотку сердечника 12 протекает большийсредний ток за период, чем через диод 11 ирабочую обмОтку сердеЧника 13. Следовательно, в управляющей обмотке модуляторав рабочий полупериод модулятора 12 будет 25протекать токуправления меньший, чем врабочий полупериод модулягора 13, что, вконечном итоге, выровняет токи нагрузки вразные полувериоды, сведет к минимумунессимметрию нагрузки преобразователя, 30Высокий КПД устройства является следствием уменьшения потерь в транзисторахи моточных изделиях, что, в свою очередь,повышает надежность устройства. Отсутствие подбора пар транзисторов для преобразователей повышает технологичностьпроизводства и ремонтоспособность аппаратуры; Устройство не требует защиты откоротких замыканий на выходе, это обеспечивает высокую. надежность не только предлагаемому устройству, но и аппаратуре,которую они питают,Формула изобретения Стабилизированный источник питания, 45содержащий полумостовой транзисторный инвертор с силовым трансформатором, выходная обмотка которого через стабилизатор на базе магнитного модулятора с внутренней обратной связью и выходной фильтр подключена к выходным выводам устройства, магнитный модулятор включает в себя два диода, два дросселя насыщения с обмотками рабочей иуправления, причем обмотки управления соединены последовательно и подключены к выходу устройства управления магнитным модулятором, первый вход которого подключен к выходным выводам устройства, а обмотка возбуждения силового трансформатора через,резистор обратной связи подключена к первичной обмотке трансформатора возбуждения, связанного с управляющими переходами транзисторов инвертора, о т л и ча ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и КПД путем снижения потерь в элементах устройства, введены два промежуточных трансформатора с обмотками первичной, выходной и компенсационной, два диода режимадва разрядных диода, потенциометр компенсации, два диода компенсации, два токовых трансформатора, два диода обратной связи, причем к выходной обмотке трансформатора возбуждения подключены через соответствующий диод рекима шунтироаанная разрядным диодом первичная обмотка каждого промежуточноготрансформатора, выходная обмотка которых подключена к управляющему переходу одного из транзисторов инвертора, а такжевстречно-последовательно включенные обмотки компенсации через потенциометр компенсацйи, в цепь крайних выводов кото-. рого включены встречно направленные диоды компенсации, при этом в цепь каждой рабочей обмотки, магнитного модулятора включен соответствующий токовый трансформатор, вторичные обмотки которых через двухполупериодный выпрямитель на диодах обратной связи подключены ко второму входу устройства управления магнитным модулятором..Каменск Заказ 541 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,415