Стабилизированный источник питания

(22) Заявлено 12,11.81 (21) 3352837/24-07 с присоединением заявки М(51)М 05 Г 1/ Гевуддрвтввев СССР дф делам лзвврв и вткрытнмвтвт 23)Приоритет Опубликовано 83 бюллетень М 3) УЮК 621.316, .722.1(088.8) Дата опубли я 28.028 ания опи ч) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ лизированляется значи передаче 1Изобретение относится к вторичным источникам электропитания радиоэлектронной аппаратуры и может найти применение в устройствах электропитания узлов автоматики, средств связи и вычислительной техники .Известны стабилизированные источники питания, содержащие силовой инвертор, входом подключенный к первичной сети, а выходом через последова" тельно соединенные трансформатор, выпрямитель и фильтр к нагрузке, причем выход фильтра подключен также к входу усилителя постоянного тока, выход которого подключен к первому входу модулятора, второй вход которого подсоединен к генератору треугольного Напряжения, источник ЭДС с первой и второй шинами, два разделительных трансформатора, вторичные обмотки ко-и торых подключены к управляющим входам инвертора, а первичные обмотки каждого разделительного трансформатора одним крайним выводом соединены с эниттером соответствующего управляющего транзистора, а другим крайним выводом с соответствующим коммутирующим диодом, причем средняя точка первич ной обмотки каждого разделительного трансформатора соединена с первой шиной источника ЭДС, коллекторы уп" равллющих транзисторов соединены с второй шиной источника ЭДС, а их ба зы - с выходами модулятора 1 11.Недостатком этих стабиных источников питания явтельное оборудование .присигнала управления от модулятора к инвертору, низкое быстродействие и КПД, из-за медленного вывода запасенной энергии из разделительных трансформаторов во время запирания управляющи транзисторов, и отсутст вие управления стабилиированным ис точником питания внешним сигналом.Наиболее близкин к предлагаемому из известных технических рзь:ений является стабил.зированный источник3 10010питания, содержащий инвертор, силовымвходом подключенный к первичной сети,а выходом через последовательно соединенные трансформатор, выпрямительи фильтр - к нагрузке, причем выходфильтра подключен также к входу усилителя постоянного тока, выход которого подсоединен к первому входу модулятора, второй вход которого подключен к генератору треугольного напряжения, источник ЭДС с первой ивторой шинами, разделительный трансформатор, вторичные обмотки которого подключены к управляющим входам инвертора, а первичная обмотка крайними выводами с коллекторами управляющих транзисторов, эмиттеры которыхобъединены и связаны через переходколлектор-эмиттер коммутирующеготранзистора с второй шиной источника ЭДС, к первой шине которого подключен средний вывод разделительноготрансформатора, причем база коммутирующего транзистора связана с выходоымодулятора через огранйцительный реэис"тор, а его переход база-эмиттер эашунтирован резистором, а базы управляющих транзисторов связаны с выходомгенератора 1 2 1,Недостатком этого стабилиэированно 36го истоцника питания является невысокое быстродействие и КПД, из-эа медр енного вывода запасенной энергии иэразделительного трансформатора во вре"мя эапирания коммутирующего транзистора и во время паузы в питании трансформатора, и отсутствие управления стабилизированным источником питаниявнешним сигналом.Цель изобретения - повышение быстродействия и КПД и расширение функциОональных возможностей"стабилизированного источника питания.Указанная цель достигается тем,цто в стабилизированный источник питания, содержащий инвертор, силовым 4 Звходом подключенный к входным выводам источника, а выходом через последовательно соединенный трансформатор, выпрямитель и фильтр к выводамдля подключения нагрузки, при цем вы- Яход фильтра подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого подключен к первому входу модулятора второй вход которого подключенк выходу генератора треугольного на- Ипряжения, источник ЭДС с первой ивторой шинами, разделительный трансформатор вторичные обмотки которого 60 4подключены к управляющим входам инвертора, и первичная обмотка крайними выводами соединена с коллекторами управляющих транзисторов эмиттеры которых объединены, коммутирующий транзистор, эмиттером подключенный к второй шине источника.ЭДС, а базой - к выходу модулятора через ограничительный резистор, причем переход база - эмиттер этого транзисторазашунтирован резистором, Задающий генератор, подключенный выходами к базам управляющих транзисторов, введены транзистор импульсного питания, диод, токозадающий резистор и резистор смещения, причем коллектор транЬистора импульсного питания подключенчерез токозадающий резистор к первой шине источника ЭДС, переход база - эмиттер этого транзистора зашунтирован диодом, включенным в обратном направлении, резистор смещения подключен одним выводом к базе транзистора импульсного питания, а другим - к общей точке токозадающего резистора и источника ЭДС, коллектор коммутирующего транзистора подключен к базе транзистора импульсного питания, эмиттер которого связан со средним выводом разделительного трансформатора, причем эмиттеры управляющих транзисторов подсоединены к второЙ шине истоцника ЭДС, а их переходы коллектор - эмиттер зашунтированы диодами, включенными в обратном направлении,Кроме того, к базе коммутирующего транзистора подключена последовательно резистивно-диодная цепьНа чертеже приведена принципиальная схема стабилизированного источника питания,Источник содержит силовой инвертор 1, входом подключенный к первичной сети, а выходом через последовательно соединенные трансформатор 2,выпрямитель 3 и фильтр ч к нагрузке 5 причем выход фильтраподключен к входу усилителя 6 постоянноготока, выход которого подключен к перному входу модулятора 7, второй вход которого подключен к генератору треугольного напряжения 8, источник ЭДС с первой и второй шинами, разделительный трансформатор 10, с первичной 11 и вторичной 12 обмотками, при чем вторичные обмотки 12 подключено к управляющим входам инвертора 1, а первичная обмотка 11 крайними выво5 10010дами соединена с коллекторами управляющих транзисторов 13 и 11, эмиттеры которых обьединены и подсоединенык второй шине источника ЭДС 9, их переходы коллектор - эмиттер зашунтированы диодами 15 и 16, включенными вобратном направлении, а их базы подключены к задающему генератору 17,Коммутирующий транзистор 18, эмиттером подключенный к второй шине ис Оточника ЭДС 9, базой через ограничительный резистор 19 к выходу модулятора 7, коллектором - к резистору 20смещения, переход база - эмиттер коммутирующего транзистора 18 эашунтиро,ван резистором 21, база транзистора 22 импульсного питания подключенак коллектору коммутирующего транзистора 18, база - эмиттерный переходтранзистора импульсного питания за-20шунтирован диодом 23, включенным вобратном направлении, а коллектор этого транзистора подключен к первойшине источника ЭДС 9 через токозадающий резистор 21. Эмиттер транзисто- нра 22 импульсного питания соединен со средним выводом первичной обмотки 11 разделительного трансформатора 10. Последовательная резистивно-диодная цепь 25 и 26 подключенак базе коммутирующего транзистора 18.Схема стабилизированного источника работает следующим образом,П ри включении первичной сети инвертор 1 подает переменное напряжение на трансформатор 2, повышающий или понижающий это напряжение до необходимого уровня. Выпрямитель 3 преобразует это напряжение в постоянное, а Фильтр 1 сглаживает его до требуемых величин пульсаций. Отфильтрованное напряжение поступает на нагрузку 5. Для обеспечения стабильной величины напряжения на нагрузке 5, с выхода фильтра ч это напряжение попадает на усилитель 6 постоянного тока, который управляет первым входом широтно-импульсного модулятора 7, сравнивая напряжение на первом входе с напряжением треугольной формы, подаваемым от генератора 8 треугольного напряжения на второй вход модулятора 7, Коммутирующий транзистор 18 управляется модулятором 7 через ограничительный резистор 19 .55 широтно-импульсными сигналами, длительностью пропорциональной сигналу с усилителя 6 постоянного тока, Резис 60 4тор 21 поддерживает коммутирующийтранзистор 18 в запертом состояниипри отсутствии сигнала с модулятора 7,Коммутирующий транзистор 18 управляет током базы транзистора 22 импульсного питания, Ток базы задается резистором 20 смещения, а максимальный ток коллектора определяется резистором 21 и напряжением источника ЭДС 9, поддерживающимся постоянным. При открытом коммутирующ:зм транзисторе 18 транзистор 22 импульсногопитания заперт, обрывая цепь питанияпервичной обмотки 11 разделительноготрансформатора 10, При закрытом коммутирующем транзисторе 18, транзистор 22 импульсного питания открыт иподает питание источника ЭДС 9 напервичную обмотку 11 разделительноготрансформатора 10, а управляющиетранзисторы 13 и 11 изменяют полярность напряжения на вторичных обмотках 12, которые управляют инвертором 1, Частота задающего генератора 17 в два раза ниже частоты переключения транзистора 22 импульсногопитания . Диод 23, коммутирующий тран"зистор 18 и диоды 15 и 16 быстро выводят накопленную энергию из первич"ной обмотки 11 разделительного транс"форматора 10 во время закрытого состояния транзистора 22 импульсного питания, которая накопилась в первичнойобмотке 11 за время открытого состояния транзистора 22 импульсного питания. В результате резко уменьшаютсяфронты нарастания и спада сигналов навторичных обмотках 12 ( до 5- 10 нс,причем паразитные параметры разделительного трансформатора 10 слабо влия.ют на длительность фронтов. При этомзначительнс увеличивается быстродей"ствие, позволяющее реализовать стабилизированные источники питания на частотах работы до 1 мГц, что резко сокращает их габариты и увеличиваетКПД из-за малых длительностей переключения элементов инвертора 1. Еслина вход резистивно-диодной цепи 25и 26 подать постоянный сигнал управления Епр, то коммутирующий транзис"тор 18 откроется, а транзистор 22 импульсного питания закроется, При этоминвертор 1 блокируется и находится вдежурном режимена выходе напряжения нет). При снятии постоянного сигнала управления Епринвертор 1 включа"ется в рабочий режим, причем время нарастания выходного напряжения мень 7 10010 ше на величину постоянной времени реактивных элементов инвертора 1,.формула изобретения1, Стабилизированный источник питания, содержащий инвертор, силовым входом подключенный к входным выводам источника, а выходом через последова тельно соединенный трансформатор, выпрямитель и фильтр - к выводам для подключения нагрузки, причем выход фильтра подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого подключен 35 к первому входу модулятора, второй вход которого подключен к выходу генератора треугольного напряжения, источник ЭДС с первой и второй шинами, разделительный трансформатор, вторичные обмотки которого подключены к управляющим входам инвертора, а первич" ная обмотка крайними выводами соединена о коллекторами управляющих транзисторов, эмиттеры которых объеди иены, коммутирующий транзистор, эмиттером подключенный к второй шине источника ЭДС, а базой - к выходу модулятора через ограничительный резистор, причем переход база - эмиттер эр этого транзистора зашунтирован резис тором, задающий генератор, подкло" ченный выходами к базам управляющих транзисторов, о т л и ч а ю щ и й " с я тем, что, с целью повышения быстродействия и КПД, в него введенытранзистор импульсного питания, ди 60 8од, токозадающий резистор и резисторсмещения, причем коллектор транзистора импульсного питания подключен через токозадающий резистор к первойшине источника ЭДС, переход базаэмиттер этого транзистора зашунтирован диодом, включенным в обратномнаправлении, резистор смещения подключен одним выводом к базе транзистора импульсного питания, а другимк общей точке токозадающего резистора и источника ЭДС, коллектор коммутирующего транзистора подключен кбазе транзистора импульсного питания, эмиттер которого связан с средним выводом, разделительного трансформатора, причем эмиттеры управляющих транзисторов подсоединены к второй шине источника ЭДС, а их переходы коллектор - эмиттер зашунтированы,диодами, включенными в обратномнаправлении2. Источник питания по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, он снабжен последовательной резистивно-диодной цепью,подклоченной к базе коммутирующеготранзистора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Журнал "Электроника", 1977,М 7, с. 56, 57, рис, 3.,2, Устройства вторичных источников электропитания РЭА, М., Общество "Знание", ЩЗНТП им, Ф,Э. Дзержинского, 1976, с. 65, 66.Тира НИИПИ Государ по делам из 65 Москва2 одписное комитета СССР и открытий нская наб, , 4/