Система стабильного электропитания

(51)5 6 05 Е 1/56 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ льский институия ство СССР 6, 1981, ктронная техника вЮ,И.Конева, М.: Со, с. 127, рис,2. е: электроналипание усти вычислительной техни 4(ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР% 855641, кл. 6 05 Р 1/5Сборник статей "Элеавтоматике./Под ред.ветское радио, вып, 10,54) СИСТЕМА СТАБИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯЯ57) Использованиройств автоматики ки, Сущность изобретения: система содержит последовательно включенные регулирующий транзистор 1, О С-фильтр 4, параллельный резонансный .С-контур 12 и нерегулируемый преобразователь 5. Выходная обмотка 7 токового трансформатора нерегулируемого преобразователя 5 через встречно включенные однополупериодные выпрямители 8,9 с емкостными фильтрами 10, 11 подсоединена к входам питания отпирающего 2 и запирающего 3 блоков, выходами подключенных к управляющему входу регулирующего транзистора 1. Входы управления отпирающего 2 и запирающего 3 блоков через блок 13 синхронного управления подключены к выходу нерегулируемого преобразователя 5. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной техники.Известна система стабильного питания, содержащая импульсный стабилизатор и черегулируемый преобразователь постоянного напряжения в переменное.Недостатком данного устройства являотся повышенные динамические потери в регулирующем транзисторе, которые пропорциональны длительности интервалов переключения и величине входного напряжения. Широкий диапазон изменения сете вого напряжения усугубляет эти недостатк., и приводит к существенному снижению КПД и надежности.Известна схема стаб ",;зированного преобразователя с параллельным резонансным контуром, обеспечивающим симметрирование и отрицательный наклон траектории токов, потребляемых в оба полупериода рабочего цикла, Тем самым осуществляется снижение динамических потерь в регулирующих транзисторах.Однако при широком диапазоне изменсния сетевого напряжения данная схема имеет ограниченное применение, поскольку максимальные напряжения на элементах схемы (регулирующих транзисторах, силовом трансформаторе и выпрямительных диодах) растут пропорционально входному напряжению. Такой недостаток усложняет схему и значительно увеличивает установленную мощность всего устройства.Наиболее близким к изобретению является система стабильного электропитания, содержащая вкл юченн ые посл едовател ьно между входными и выходными выводами импульсный стабилизатор на регулирующем транзисторе с включенными последовательно между базой и эмиттером отпирающим блоком и первым мостовым выпрямителем, запирающим блоком и вторым мостовым выпрямителем, силовой О С-фильтр и нерегулируемый преобразователь, а также блок управления входом, подключенный к выходу преобразователя и выходом соединенный с входами управления отпирающего и запирающего блоков, причем в коллекторные цепи транзисторов преобразователя последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора включены первичные обмотки токового трансформатора, вторичные обмотки которого подсоединены к переменным входам первого и второго мостовых выпрямителей,Недостатком известной системы стабильного электропитания является неоптимальность мгновенной глубины насыщения 5 10 15 20 25 30 35 40 4550 55 силового регулирующего транзистора по течению рабочего интервала цикла преобразования. Отсутствие средств для получения желаемой формы управляющего сигнала приводит к затягиванию коммутационных интервалов, увеличению динамических потерь и к снижению КПД и надежности,Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем оптимального управления регулирующим транзистором.Поставленная цель достигается тем, что в систему стабильного электропитания, содержащую импульсный регулятор с О 1 С- фильтром, входом подключенный к входным выводам, и нерегулируемый преобразователь напряжения, выходом соединенный с выходными выводами, блок управления, входом подключенный к выходу нерегулируемого преобразователя, а выходом соединенный с входами управления отпирающего и запирающего блоков, имеющими выводы питания, и выходами соединенных с первым управляющим выводом ключевого элемента импульсного регулятора с О С-фильтром, токовый трансформатор, первичные обмотки которого включены в силовую цепь нерегулируемого преобразователя, а первый вывод вторичной обмотки подключен к второму управляющему выводу ключевого элемента импульсного регулятора с О С- фильтром, введены параллельный резонансныйС-контур и два однополупериодных выпрямителя с емкостными фильтрами, причем параллельный резонансныйС-контур включен между выходом импульсного регулятора с О С-фильтром и входом нерегулируемого преобразователя, а встречно включенные диоды однополупериодных выпрямителей первыми выводами подсоединены к второму выводу вторичной обмотки токового трансформатора, вторые выводы диодов подключены к выводам питания соответственно отпирающего и запирающего блоков, при этом второй управляющий вывод ключевого элемента импульсного регулятора с ОС-фильтром соединен с общей точкой конденсаторов емкостных фильтров.На фиг, 1 представлена электрическая схема системы стабильного электропитания; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип ее работы,Система стабильного электропитания (фиг. 1) содержит последовательно соединенные импульсный стабилизатор на регулирующем транзисторе 1 с подсоединенными к цепи базы отпирающим 2 и запирающим 3 блоками, а также силовой фильтр 4 и нерегулируемый преобразователь 5, токовый трансформатор с первичными обмотками б и вторичной обмоткой 7, вы5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 прямительные диоды 8 и 9, фильтрующие конденсаторы 10 и 11, параллельный резонансныйС-контур 12, блок 13 управления, включенный между преобразователем и регулирующим транзистором, а также нагрузку 14,В квазиустановившемся режиме устройство работает следующим образом.При наличии входного напряжения открывается регулирующий транзистор 1, далее напряжение, сглаженное силовым фильтром 4 через резонансныйС-контур 12, поступает на вход нерегулируемого преобразователя 5, транзисторы которого попеременно открываются с помощью периодических импульсов, сдвинутых по фазе на 180 и поступающих на их управляющие электроды с интервалом, превышающим половину периода (устройство формирования импульсов не показано),На обмотках силового трансформатора преобразователя 5 появляется переменное напряжение с паузой на нуле, которое прикладывается к нагрузке 14 Импульсное потребление тока преобразователем 5 от силового фильтра 4 вызывает периодическую подпитку энергией резонансногоС- контура 12, который настроен на частоту преобразования и входит в состояние резонанса токов на основной частоте преобразования. Импульсное потребление тока преобразователем происходит с частотой, превышающей резонансную в два раза, при этом резонансный контур 12 имеет низкое сопротивление и форма коллекторных токов транзисторов преобразователя содержит в основном вторую гармонику частоты преобразования. На диаграмме х (5) (фиг. 2) представлены кривые потребляемого преобразователем 5 тока. (На этой же диаграмме пунктиром показан ток,потребляемыйпреобразователем 5 в случае отсутствияСконтура 12).Одновременно на блок 13 управления(помимо сервисного питания, не показанного на схеме) поступает сигнал обратной связи, который преобразуется в сигналы, обеспечивающие управление силовым ключом импульсного стабилизатора. На диаграмме 0 (13) представлен возможный вариант внутренних сигналов блока 13, обеспечивающих появление на ее выходе широтно-модулированного переменного сигнала Овых (13), управляющего включением и отключением блоков 2 и 3.При включении блоков 2 и 3 по их выходной цепи протекают токи вых(2) и алых(3), формирующиеся в результате воздействия сглаживающих конденсаторов 10 и 11 и нагрузки блоков 2 и 3 на токи(8) и(9) вторичной обмотки 7 токового трансформатора, Эти токи протекают через диоды 8 и 9и представлены пунктирной линией на последней диаграмме (фиг, 2), Их форма идентична току первичных обмоток 6 токовоготрансформатора, по которым протекает потребляемый преобразователем ток х (5),Включение регулирующего транзистора 1 производится отпиранием блока 2 припроводящем диоде 8. Поддержание транзистора 1 в насыщенном состоянии послевключения диода 8 осуществляется за счетэнергии, предварительно накопленной вконденсаторе 10. Крутизна спада тока вых(2) в цепи базы транзистора 1 можетрегулироваться посредством изменения номиналов конденсаторов 10 или последовательного низкоомного резистора(не показан) и устанавливается с учетом постепенного вывода транзистора 1 из режима насыщения к концу рабочего интервала.Увеличение отпирающего тока вых (2) повсей длительности рабочего интервала производится увеличением отношения количества витков обмоток 7 и 6,Аналогично формируется сигнал запирающего тока вых (3),Таким образом производится форсированное включение и выключение транзистора 1, коммутационные интервалылегко могут быть сокращены более, чем в 2раза, что существенно снижает динамические потери и их долю от общих потерь привысоких частотах преобразования.В общем случае силовая часть импульсного регулятора напряжения может бытьвыполнена не понижающей, а любой другой,Снижение импульсной мощности в силовом регуляторе повышает надежность систем питания, выполненных на основеизобретения, расширяет допустимый диапазон их входного напряжения и способствует миниатюризации.Преобразование повышенных сетевыхнапряжений на частотах 20-50 кГц осуществляется посредством изобретения с КПД на10-15; большим.Формула изобретенияСистема стабильного электропитания,содержащая импульсный регулятор с О Сфильтром, входом подключенный к входнымвыводам, и нерегулируемый преобразова-тель напряжения, выходом соединенный свыходными выводами, блок управления.входом подключенный к выходу нерегулируемого преобразователя, а выходом соединенный с входами управления отпирающегои запирающего блоков, имеющих выводыпитания и выходами соединенных с первымСоставитель В. НовинскТехред М.Моргентал едактор Н. Бобкова рректор А, Осаулен Заказ 2003 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагари оизводственно-из управляющим выводом ключевого элемента импульсного регулятора с О С-фильтром, токовый трансформатор, первичные обмотки которого включены в силовую цепь нерегулируемого преобразователя, а . первый вывод вторичной обмотки подключен к второму управляющему выводу ключевого элемента импульсного регулятора с ОЕС-фильтром, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения КПД и надежности, в нее введены параллельный резонансныйС-контур и два однополупериодных выпрямителя с емкостными фильтрами, причем параллельный резонансный .С-контур включен между выходом импульсного регулятора с О С-фильтром и входом нерегулируемого преобразователя, а встречно включенные диоды однополупе риодных выпрямителей первыми выводамиподсоединены к второму выводу вторичной обмотки токового трансформатора, а вторыми выводами - к выводам пиФания соответственно отпирающего и запирающего 10 блоков, при этом второй управляющий вывод ключевого элемента импульсного регулятора с О С-фильтром соединен с общей точкой конденсаторов емкостных фильтров,15