Система стабильного электропитания

лирующего элемента, силовая цепь которого включена между выводом для подключения первичного источника питанияи дросселем силового Фильтра, конденсаторов силового Фильтра, включенных по схеме делителя, входом подключенного ко входу блока сравнения, вы-,ход которого через усилитель постоянного тока и широтно-импульсный модулятор соединен с управляющим входомЭрегулирующего элемента, и блокирукщегодиода, один электрод которого подключен к точке соединения регулирующегоэлемента с дросселем силового Фильтра,и преобразователь постоянного напряжения в переменное, состоящий из транзисторов, включенных о полумостовой 15схеме и управляющими электродами,соединенных с выходами узла управления, и силового трансформатора, первичная обмотка которого включена между точкой соединения силовых электродов транзисторов преобразователя ивыходом делителя на конденсаторахсилового Фильтра импульсного стабилизатора напряжения, а вторичнаяобмотка соединена с выводами для подключения нагрузки Г 33. ЗО 45 55 Недостатком данной системы явля" ется необходимость применения транзисторов, используемых в составе регулирующего элемента с максимально допустимым напряжением между коллектором и эмиттером больше или равным напряжению первичного источника питания, использование блокирующего диода с максимально обратным напряжением, равным напряжению источника питания, низкое значение КПД из-заповышенных динамических потерь в регулирующем элементе и блокирующем диоде, низкая надежность из-эа критичности к вторичному пробою транзистора.Цель изобретения - повышение КПД и улучшение выходных характеристик системы путем обеспечения возможности использования низковольтных транзисторов и диодов.Поставленная цель достигается тем, что в систему стабильного электропитания введенацепь из последовательно соединенных вторичной обмотки силового дросселя и коммутирующего диода, которая подключена параллельно тому конденсатору упомянутого делителя, который включен между выходом делителя и выводом для .подключения первичного источника питания, а второй электрод блокирующегв диода под.ключен к выходу делителя.На чертеже представлена Функциональная схема системы стабильного, электропитания.Система содержит импульсный стабилизатор 1 напряжения и преобразователь 2 постоянного напряжения в . переменное, являющегося нагрузкой для стабилизатора 1. Преобразователь состоит из трансформатора 3 с первичной 4 и вторичной 5 обмотками, причем последняя подключена к нагрузке6, транзисторов 7 и 8, включенных пополумостовой схеме и базами соединенных с узлом 9 управления. Импульсныистабилизатор 1 состоит из регулирующего транзистора 10, широтно-импульсного модулятора 11, усилителя 12 постоянного тока, узла 13 сравнения,силового фильтра 14, включающегоблокирующий диод 15, коммутирующийдиод 16, конденсаторы 17 и 18, дроссель 19 с первичной 20 и вторичной21 обмотками. Источник питания и преобразователь 2 имеют одну общую шину,другая шина источника подключена кпреобразователю 2 через регулирующийэлемент 10 и первичную обмотку 20дросселя 19, вторичная обмотка 21,которая в данном случае выбираетсяс количеством витков, равным количеству витков обмотки 20, обмотка 21, через коммутирующий диод 16 подключена параллельно конденсатору 18, который вместе с конденсатором 17 выполняет функции Фильтрации в силовомФильтре 14 и используется для создания емкостного делителя напряженияполумостовой схемы преобразователя,транзисторы 7 и 8 подключены последовательно между собой и параллельноемкостному делителю, между среднейточкой которого и общей точкой соединения транзисторов 7 и 8 подключенапервичная обмотка 4 силового трансформатора 3, блок сравнения, содержащий источник опорного напряжения,подключен ко входу преобразователя2, выход блока 13 сравнения подключен через усилитель 12 постоянноготока ко входу широтно-импульсного мо дулятора 11, выход которого подключенко входу регулирующего элемента 10.Система работает следующим образомБлок 13 сравнения в зависимостиот возмущающего воздействия (изменения выходного напряжения первичногоисточника 1 питания, сопротивлениягальванически развязанной нагрузки6, параметров элементов стабилизатораи преобразователя) изменяет через усилитель 12 постоянного тока коэффициент заполнения широтно-импульсногомодулятора 11 таким образом, чтобысохранить напряжение на преобразователе прежним( до возмущающего воздействия) установленной величины(пренебрегаем статической ошибкой),Рассмотрим квазиустановившийсярежим - регулирукщий элемент 10 переключается с постоянным коэффициентом 60 заполнения, При замкнутом состояниирегулирукщего элемента 10 энергия отпервичного источника питания поступает через регулирующий элемент 10 ипервичную обмотку 20 дросселя 19 впреобразователь. При этом в интервале открытого состояния регулирующегоэлемента 10 ток в первичной обмотке20 увеличится от минимального зна-чения (меньше среднего тока нагрузки)до максимального значения (больше ссреднего тока нагрузки). При токе впервичной обмотке 20 меньше, чем сред.ний ток преобразователя напряжение наконденсаторах 17 и 18 уменьшается, апри токе в первичной обмотке 20 больше, чем средний ток преобразователя,напряжение на конденсаторах 17 и 18увеличивается. Номинальные значенияконденсаторов 17 и 18 не превышаютзаданной величины. Напряженияна обмотках первичной 20 и вторичной 21 дросселя 19 при открытом состоянии регулирующего элемента 10, полярности которых указаны на чертежебез скобок, по величине равные другдругу, определяются разностью напря .жения первичного источника питания и 20выходного напряжения стабилизатораОд,. Соответственно напряжения,приложенные к закрытым блокирукщему 15 икоммутирующему 16 диодам, также равны и по величине определяются суммой 25половины напряжения на входе преобразователя напряжения на первичной 20(вторичной 21) обмотке дросселя 19.Такимобразом, напряжения, приложенные кзакрытому блокируицему 15 и коммутирующему 16 диодам, равны по величине,чем в классической схеме, Причем вслучае необходимости применения низковольтного диода в классическойсхеме импульсного стабилизатора потребуется последовательное их включение, это в свою очередь приведет кнеобходимости введения выравнивающихНС-цепочек, вызывая усложнения схемыи уменьшение КПД. При включенном состоянии регулирующего элемента 10 на Опряжения наобмотках 20 и 21 дросселя 19 сменяет полярность на противоположную (на чертеже показано в скоб"ках) и накопленная энергия в дросселе 19 отдается в преобразователь через обмотки 20 и 21 и открытые блокирующий 15 и комму;ирующий 16 диоды.Так как число витков обмоток 20 и 21равно, то энергия, отдаваемая имиравна, равны и напряжения на конден- Ясаторах 17 и 18. При этом напряжение,приложенное к закрытоЮ регулирующемуэлементу 10, определяется разностьюнапряжений первичного источника питания и половины напряжения на входепреобразователя, что меньше напряжения, прикладываемого к регулирующемуэлементу 10 в классической схеме импульсного стабилизатора, равного напряжению источника питания. Необходимо подчеркнуть, что на этапе включения регулирующего элемента, когданеосновные носители в области базыблокирукщего диода 15 рассасываются,динамические потери в регулирующемэлементе 10 меньше, чем в классической схеме, В общем случае нагрузкой импульсного стабилизатора напряжения может являться и не полумостовая схе ма преобразователя, а любая другая, не имеющая общей точки соединения со средней точкой емкостного делителя на конденсаторах 17 и 18, т. е, подключенной непосредственно к выходу стабилизатора. Крбме того, дроссель 19 может быть выполнен с и обмотками, как с равными количествами витков, так и не равными. Например, в случае равного количества витков появляется возможность использования низковольт- ных конденсаторов в высоковольтных импульсных стабилизаторах, максималь- но допустимое напряжение которых по техническим условиям больше или равнс величине в и раз меньшей напряжения на преобразователе 2. При этом отпа- дает необходимость выравнивания напря- жения с помощью параллельно включенных резисторов, понижающих КПД устройства. К коммутирующим диодам 16 (количество которых равно о) при этом также, как и к регулирующему элементу, в закрытом состоянии прикладывается напряжениетаким образом, при увеличении числа (т. е. количества вторичных обмоток дросселя 19) напряжение, прикладыва- емое к закрытым силовым коммутирующим элементам, уменьшается. При этом преобразователь 2 может подключаться не- посредственно к выводам для подключения нагрузки.Проведенные исследования показы- вают, что данная система обладает по сравнению с известной следукщими пре- имуществами: повышенным КПД из-за уменьшения динамических потерь в ре- гулирующем элементе, блокирующем дио- де, а также за счет исключения вырав- нивающих резисторов, на которых теряется энергия первичного источника питания, появляется воэможность использования низковольтных регулирующих транзисторов, выполняющих функции регулирующего элемента, парамет- ры которых, как правило, значительно лучше высоковольтных транзисторов, по. является воэможность использования низковольтных силовых диодов и конденсатора без применения цепей выравнивания, уменьшающих ЕИД системою.Формула изобретенияСистема стабильного электропитания, содержащая импульсный стабилизатор напряжения, состоящий из регулирующего элемента, силовая цепь которого включена между выводом для подключения первичного источника питания и дросселем силового Фильтра,855641 Составитель Л. Стрелкиннко Техред М, Табакович Корректор М. Пожо Редактор Н Заказ 6907 Тираж 940 ВНИИПИ Госуд по делам 13035, МоскваПодписное арственного комитет изобретений и откры ж, Раушская наб4/5 ПП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектн ил конденсаторов силового фильтра, включенных по схеме делителя, входом подключенного ко входу блока сравнения,выход которого через усилитель постоянного тока и широтно-импульсный модулятор соединен с управляющим входомрегулирующего элемента, и блокирующего диода, один электрод которого подключен к точке соединения регулирующего элемента с дросселем силового.Фильтра, и преобразователь постоянного напряжения в переменное,. состоящий из транзисторов, включенных пополумостовой схеме и управляющимиэлектродами соединенных с выходамиузла управления, и силового трансформатора, первичная обмотка котороговключена между точкой соединения силовых электродов транзисторов преобразователя и выходом делителя на конденсаторах силового фильтра импульс"ного стабилизатора напряжения, а вторичная обмотка соединена с выводамидля подключения нагрузки, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения КПД и улучшения выходныххарактеристик системы путем обеспечения .возможности использования низковольтных транзисторов и диодов, внее введена цепь из последовательносоединенных вторичной обмотки, силового дросселя и коммутирующего диода,которая подключена параллельно томуконденсатору, упомянутого делителя,который включен между выходом делителя и выводом для подключения первичного источника питания, а второйэлектрод блокирующего диода подключен к выходу .делителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Мелешин В. И. и др. Стабилизи-.рованный преобразователь переменного35 напряжения в низкое постоянное. Сб."Электронная техника в автоматике".Под ред. Ю, И. Конева, М., "Советское радио", 1974, вып. 5, с. 58.2, Буденный А. П. и др. Мощный клю 20 чевой стабилизатор, Сб. "Электроннаятехника в автоматике". Под ред.0, И. Конева, М., "Советское радио",1974, вып. 5, с. 65-66.3. Авторское свидетельство СССРд Р 308426, кл. 6 05 Г 1/56, 1973.