Стабилизированный источник питания

О П И С А Н И Е он 547744ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советскин Социалистических Республик(51) М, Кл. 6 05 Р 1/56 рисоединением заявкиГосударственный ноиитеСовета Министров СССРпо делам иэабретенийи открытий 23) Приоритет43) Опубликовано 25,02.77 Бюллетень45) Дата опубликования описания 16.05.77 53) УДК 621.316.722. .1 (088.8)) Авторизобретения И. Куликов 71) Заявитель 4) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИ эле эл рованный крайней ов, под- дополнипо крайдостигается тем, что к питания выполнен двух идентичных четыр нных к выходу выпрями веденный коммутаторвиде, по хполюсниктеля через имеющий,лючен моду- импульсов, в рматор 17. К мере,ключетельн Изобретение относится к области кники и может быть использовано для е ртания различных устройств,Известны стабилизированные источники питания 11, (2.5Одно из известных устройств питается постоянным током от вьптрямителя, подключенного кпонижающему трансформатору, масса которогозначительно увеличивает вес и габариты.Известно устройство, содержащее выпрямитель,вход которого подключен к выходным вьгводам,четырехполюсник, состоящий из импульсного ста.билизатора на ключевом транзисторе и последовательно с ним соединенного преобразователя напряжения с выходным трансформатором 2.15Целью изобретения является обеспечение возможности работы стабилизированного источникапитания от питающих сетей с различными номинальными напряжениями при небольшом весе и габаритах.20Это стабилизиисточни в ней мере, два положения, соответствующие различныои номиналам питающего напряжения, а выходные выводы четырехполюсников подсоединены к отдельным равнозначным обмоткам выходного трансформатора.Кроме того, для уменьшения бросков тока через ключевой транзистор импульсного стабилизатора в моменты переключений в цепь введена отдельная обмотка общего трансформатора обратной связи.На чертеже изображена принципиальная схема стабилизированного источника питания,Он содержит трехфазный выпрямитель 1, коммутатор 2, четырехполюсники 3,4 со структурой силовой части импульсного стабилизатора с последовательным включением регулирующего элемента и дросселя, в которые входят имеющие одинаковую емкость конденсаторы 5, 6 входных фильтров, регулирующие транзисторы 7, 8, коммутирующие диоды 9, 10 равным количеством витков обмотки 11, 12 дросселя 13, имеющие одинаковую емкость конденсаторы 14, 15 выходных фильтров.На выходе четырехполюсника 3 вклятор 16 длительности управляющихсостав которого входит также трансфо10 15 ЗО 45 50 55 60 выходным выводам четырехполюсников черезтранзисторы 18, 19 усилителя мощности преобразователя подсоединены имеющие равное число витковобмотки 20, 21 выходного трансформатора преобразователя 22. Питание модулятора 16 и задающего генератора 23, вырабатывающего сигналыуправления транзисторами 18, 19, осуществляетсяот источника "+ 27 в",Устройство работает следующим образом.При питании стабилизированного источника отэлектросети "3 50 Гц, 220 в" переключатель коммутатора 2 устанавливается в положение "220 в". Вэтом случае четырехполюсники 3, 4 образуют дваимпульсных стабилизатора, подключенных параллельно к выпрямителю 1. Эти импульсные стабилизаторы имеют общий дроссель 13 сглаживающегофильтра.Четырехполюсник 3, на выходе которого включен модулятор 16, образует ведущий импульсныйстабилизатор, а четырехполюсник 4 - ведомый,Выходное напряжение ведомого стабилизатора равно выходному напряжению ведущего, так как этинапряжения определяются равными напряжениямина обмотках 11, 12 общего дросселя 13.Управление транзисторами 7, 8 осуществляетсясинхронно, для чего их входные цепи через резисторы, величина которых зависит от базовых характеристик используемого типа транзисторов, подключены к обмоткам общего трансформатора 17 модулятора 16.Напряжение выхода импульсных стабилизаторов поддерживается на постоянном уровне за счетизменения скважности работы транзисторов 7, 8,зависящей от изменений входного напряжения питания и тока нагрузки и определяемой скважностиимпульсов управления, вырабатываемых модулятором 16.К выходам ведутцего и ведомого импульсныхстабилизаторов через транзисторы 18, 19 подключены обмотки 20, 21 трансформатора 22, Транзисторы 18, 19,трансформатор 22 и задающии генератор 23 образуют схему двухтактного преобразователя напряжения, в котором половины первичнойобмотки трансформатора гальванически разнесены.Симметрирование токов, протекающих через транзисторы 7, 8, осуществляется за счет того, что иведомый и ведущий стабилизатор нагружены наодну и ту же нагрузку - выходной трансформатор,При питании от сети "3 50 Гц, 380 в" переключатель коммутатора 2 устанавливается в положение"380 в". В этом случае четырехполюсники 3, 4 соединяются так, что образуют два соединенных последовательно импульсных стабилизатора, подклю.ченных к выпрямителю 1. Напряжение питания равномерно распределяется между ведомым и ведущим импульсными стабилизаторами. Это обеспечивается, практически, полной идентичностью их характеристик, а также включением параллельно их входам соединенных последовательно и имеющих одинаковую емкость конденсаторов 5, 6; магнитной связью между обмотками 11, 12; одинаковой по, величине и характеру нагрузкой на их выходах и синхронностью управления транзисторами 7, 8.Действительно, поскольку напряжения на конденсаторах 14, 15, которые определяются равными напряжениями на обмотках 11, 12 дросселя 13, равны между собой, напряжения на конденсаторах 5, б также равны между собой, так как при открытых транзисторах 7, 8 они определяются как сумма напряжений на соответствующих обмотках дросселя и конденсаторах выходных фильтров 14, 15.Напряжения же на транзисторах 7, 8 в закрытом состоянии определяются равными напряжениями на конденсаторах 5, б.Существующие в реальном устройстве различия в скорости переключения транзисторов не приводят к возникновению на них перенапряжений, так например, при отставании включения транзистора 8 ток уже открывшегося транзистора 7 замыкается через обмотку 11 дросселя 13, конденсатор 14 и при открытом транзисторе 18 - обмотку 20 тран. сформатора 22 и конденсатор 6, включенный на входе ведомого стабилизатора 4. Напряжение на транзисторе не только при этом повышается, а уменьшается, так как на обмотке 12 дросселя 13 появляется напряжение, направленное встречно напряжению на конденсаторе б. В остальном работа стабилизированного источника при питании его сети "3 50 Гц,380 в" аналогична его работе при питании от сети "3 50 Гц, 220 в".Устройство может быть выполнено и с другой структурой силовой части. Питание модулятора и задающего генератора может осуществляться как от отдельного источника, так и со входа стабилизатора или с его выхода, при этом следует предусматривать пусковые цепи. При проектировании устройства с выходом на постоянном токе модулятор 16 целесообразнее включать на выходе устройства. Синхронность работы транзисторов 7, 8 может быть достигнута и при бестрансформаторном управлении, однако при этом схема управления усложняется. Преобразователь напряжения может быть выполнен по схеме с самовозбуждением, а модулятор и задающий генератор - в виде одного узла. Существующее различие в скорости переключения реальных транзисторов 7, 8 может привести к выбросам коллекторного тока, амплитуда которого в два раза больше амплитуды тока, протекающего через транзистор в открытом состоянии. При частоте преобразования 5 - 10 кГц ( период - 200 - 100 мксек) и времени переключения транзисторов 1 - 2 мксек длительность выбросов тока не превышает 0,5 - 1 мксек и с ними можно не считаться, так как существующие транзисторы допускают такие выбросы тока. Но с ростом частоты преобразования выбросы тока удвоенной амплитуды могут привести к увеличению потерь в транзисторных ключах и снижению надежности устройства. Это можно исключить, если в цепи эмиттеровтранзисторных ключей импульсных стабилизаторовч ввести обмотки общего трансформатора обратной связи таким образом, чтобы его суммарный магнитный поток при равных токах эмиттеров равнялся нулю.Обмотки трансформатора обратной связи 24, 25 включены в эмиттерные цепи трансформаторов 7, 8. К эмиттеру транзистора 7 обмотка трансформатора 24 подсоединена началом, а к эмиттеру транзистора 8 обмотка 25 этого же трансформатора подсо. единена концом. Обмотки имеют равное коли. чество витков, поэтому при равенстве токов эмиттеров транзисторов 7, 8 магнитный поток, создаваемый этими токами в трансформаторе 17, равен нулю и напряжение на его обмотках практически равно нулю;При запаздывании включения, например, транзистора 8 ток в момент включения начинает протекать только по обмотке 24, в результате чего магнитный поток в трансформаторе 17 становится не равным нулю и на его обмотках появляется напряжение, причем полярность его такова, что оно сдерживает включение транзистора 7 и форсирует включение транзистора 8,Токи транзисторов в момент переключения в этом случае могут отличаться друг от друга только на величину тока намагничивания трансформатора 17, т.е практически будут равны и выбросы коллекторного тока не будут наблюдаться. формула изобретения1. Стабилизированный источник питания, содержащий выпрямитель, вход которого подключен к выходным выводам, четырехполюсник, состоящий из импульсного стабилизатора на ключевом транзисторе и последовательно с ним соединенного преобразователя напряжения с выходным трансформатором, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности его работы от питающих сетей с различными номинальными напряжениями при небольшом весе и габаритах, он выполнен в виде, по крайней мере, двух идентичных четырехполюсников, подключенных к выходу выпрямителя через дополнительно введенный коммутатор, имеющий по крайней мере, два положения, соответствующих различ. ным номиналам питающего напряжения, а выходные выводы четырехполюсников подсоединены к отдельным равнозначным обмоткам выходного трансформатора.2. Стабилизированный источник по и. 1, о т л ичаю щийся тем, что, с целью уменьшения брос. ков тока через ключевой транзистор импульсного стабилизатора в моменты переключений, в цепь эмиттера каждого из ключевых транзисторов введена отдельная обмотка общего трансформатора обратной связи.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Грейвер Е. С. "Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока" М., "Связь", 1970 г., стр. 1092. Белопольский И.И. и др. "Стабилизаторы низких и милливольтовых напряжений", М., "Энергия", 1970 г стр. 106 (прототип) .нышсва оставител рректор Б,Юга. Лугов сир ираж 3. 362 аз 787/1 ИИПИ ая наб., д. 4 пиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная едактор 3. Афанасьева осударственного комитет по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Рауш Подписноеовета Министров СССРткрытий