Стабилизированный источник питания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН122005 19) 2 35 ясур", О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТ АВТОРС 24-07 Бюл. У 11 клПо5 ц 1 ИСТ 0 ЧНИК ПИ) СТАХ овысить) Изобретение позволяе стабилизированного ис ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(21) 3823405/ (22) 10,12,84 (46) 23,03,86 02) Л.Р.Гуте (53) 621,316, (56) Авторско У 851370, кл.Юрченко А. вого напряжен постоянное - автоматике, П М.: Радио и с с; 42-47,722,1(088.8)е свидетельство СССРС 05 Р 1/56, 1981,И. Преобразователь сетеия в стабилизированноеЭлектронная техника вод ред. Ю.И.Конева.вязь, 1981, вып. 12,питания за счет более эффективной передачи энергии, накапливаемой в корректирующих дросселях, в нагрузку, Источник питания содержит транзисторный префразователь (ТП), выполненный на транзисторах 4, 5, На выходе ТП включен трансформатор 8, к вторичной обмотке которого подючен выпрямитель 9 и ЬС-фильтр 10. следовательно с транзисторами 4, включены корректирующие дроссели 6, 7, Хазы транзисторов 4, 5 соединены с выходом блока управления, выполненным по принципу широтно-им:. пульсной модуляции. Указанный эффект достигается тем, что силовой дроссель 11 ЬС-фильтра выполнен с дополнигельной обмоткой 22 и с промежуточным выводом в основной обмотке.".220075 Обмотка 22 служит источником .окадля вторичных обмоток дросселей о, 7,При закрытом состоянии транзисторса5 диоды выпрямителя 9 находятсяв проводящем состоянии. На входном зИзобретение оьносится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичногсэлектропитания радиоэлектроннойаппаратуры,Цель изобретения - повышениеАД за счет более эффективной передачи энергии, накапливаемой в корректирующих дрссселях, в нагрузку,На Фиг 1 представлена Функциональная схема,.предлагаемого стабилизирсванного источника питания; наФиг,2 - временные диаграммы сигналовтока через силовой транзистор и напряжения на нем, иллюстрирующие процесс переключения транзистора. Устройство содержит подключенный к первичному источнику 1 (Фиг 1) питания транзисторный преобразователь напряжения, выполненный, например, по полумостовой схеме и конденсаторами 2 3 и силовыми транзисторами 4, 5 последовательно с эмиттев-коллекторными переходами транзисторов5 включены первичные обмотки корректирующих цросселей 6., 7. а в,циагональ преобразователя - первичная обмотка силового трансформатора 8. к вторичной обмотке трансформатора последовательно подключены выпрямитель 9 и Е.С-Фильтр 10 с силовым дросселем 11 и конденсатором 2, блок 13 управления с усилителем 14 сигнала рассогласования, источником 15 опорного напряжения, широтно-импульсным модулятором 16, Фазорасщепительным триггером 117 и развязывающими трансформаторами 18, 19, Вход блока 13 управления (вход усилителя 14 сигнала рассогласования) соединен с выходом 1.С-Фильтра 10, а выходы (вторичные обмотки развязывающих трансформаторов 18 19) - с эмиттер базовыми цепями силовых транзистсро-. 4, 5, Вторичные обмотки корректирую -вынсде основной обмотки црссселя 11 и входе обмотки 22 поддерживается :апряжение., близкое к пулю что поз-,воляет полностью вывести накопленную энергию из дросселей 6., 7. 2 ил. шпх дрсссе.-ей, 6, 7 сцними выводамисоединены с шинси нулевого потенциа,г.а., а другими выводами - с анодамив псмсгательных диодов 20, 21, Сило 5 вой дроссель 11 1 С-фильтра 10 выполнен с дополнительной обмоткой 22и с промежуточным выводом 23 в основной обмстке, причем один из выводов дополнительной обмотки 22, одно 10 именный с крайним выводом осноВной .обмотки со стороны выпрямителя 9(отмечены точками), соединен с катодами вспомогательных диодов 20, 21,а другой вывоц - с промежуточным вывсдсм 23 основной обмотки. Параллельно силовым транзисторами 4, 5и корректирующим дросселям 6, 7включены корректирующие КСЭ-звенья24 25 с резисторами 26, 27 и 28,2 з 29 конденсаторами 30, 31 и диодами32 33 и 34, 35. Позицией 36 насхеме обозначена нагрузка источника,Устройство работает следующим образом;,Питающее напряжение от первичногс источника 1 питания поступаетна преобразователь напряжения. Впрсцсссе комму ации транзисторов 4, .г5:импульсы напряжения направляютсяна первичную обмотку трансформатора8 С втсричнси обмотки трансформатора 8 импульсы напряжений подводятк выпрямителю 9. Выпрямленноенапряжение ФильтруетсяС-Фильтром10 и:.оступает на нагрузку 36, Блок13 управления Формирует импульсыв .правления для эмиттер-базовых цеи тс,нзи .оров 4, 5. При этомусилитель .4 сигнала рассогласова Ония подает на вход широтно-импульсного модулятора 16 сигнал, определенный разностью напряжения на нагрузке 36 и на источнике 15 опорногонапряжения, Фазсрасщепительный тригг: р 17 разделяет импульсы широтно 12200755105 20 25 импульсного модулятора 16 на дватакта, через развязывающие трансформаторы 18, 19 сформированные импульсы управления поступают к транзисторам 4,5. Изменение длительностиимпульсов управления позволяет поддерживать постоянным напряжение нанагрузке 36. Корректирующие дроссели 6, 7 служат для уменьшения скорости нараста-ния коллекторных токов при включениитранзисторов 4, 5. С помощью этихдросселей формируется безопаснаятраектория переключения транзисторов 4, 5 и уменьшается мощность, выделяемая при их включении. Корректирующие ВСЮ-звенья 24, 25 служатдля уменьшения скорости нарастаниянапряжения на транзисторах 4, 5.С помощью этих звеньев формируетсятраектория безопасного выключениятранзисторов 4, 5, а также уменьшается мощность, выделяемая при их выключении.При выключении транзисторов 4, 5на вторичных обмотках корректирующих дросселей 6, 7 возникает напряжение, которое через диоды 20, 21прикладывается к дополнительной обмотке 22 силового дросселя 11. Передача энергии, накапливаемой в дросселях 6, 7 в течение времени открытого состояния транзисторов 4, 5,в нагрузку 36 оказывается возможной, если к вторичным обмоткам дросселей 6, 7 подключен источник тока.При этом напряжение на вторичныхобмотках дросселей 6, 7 должно бытьблизко к нулю. При нарушении этогоусловия, например при непосредственном подключении диодов 20, 21 кнагрузке 36, возможен только частичный отвод энергии в течение времени, когда выброс напряжения навторичных обмотках дросселей 6., 7,,Фпревышает напряжение на нагрузке 36.Кроме того, при этом резко возрастает уровень электромагнитных помех на выходе источника,В предлагаемом устройстве в качестве источника тока, подключаемого к вторичным обмоткам корректирующих дросселей 6, 7 служит дополнительная обмотка 22 силового дросселя 1. Индуктивность секции основной обмотки между входным выводом ипромежуточным выводом 23 выбираетсяравной индуктивности дополнительной 30 35 40 45 50 55 обмотки 22. В течение времени закрытого состояния транзисторов 4, 5диоды выпрямителя 9 находятся в проводящем состоянии, причем на входномвыводе основной обмотки силовогодросселя 11 поддерживается напряжение, близкое к нулю, Поэтому при соответствующем включении дополнительной обмотки 22 на ее входе такжеподдерживается напряжение, близкоек нулю, что позволяетполностью вывести накопленную энергию из дросселей 6, 7. Ток через вторичные обмотки дросселей 6, 7 замыкается через нагрузку 36. Электрическая развязка между диодами 20, 21 и выпрямителей 9 возможна и без промежуточного вывода 23 основной обмотки. Выходной вывод дополнительной обмотки 22 может быть подуючен непосредст- венно к нагрузке 36, однако при этом возрастает уровень электромагнитных помех на выходе источника и необходимое число витков в дополни- .тельной обмотке 22, Эти недостатки устраняются выполнением промежуточного вывода 23. В предлагаемом устройстве дополнительная обмотка имеет индуктивность менее 20 от основной. Поскольку эта обмотка выполняется прозодом меньшего сечения, чем основная, то габариты силового дросселя 11 не возрастают. Отвод энергии, накапливаемой в корректирующих дросселях 6, 7, в нагрузку 36 позволяет снизить мощность, выделяемую в резисторах 26, 27 корректирующих КСП-звеньев 24, 25. Через резисторы 26, 27 происходит разряд конденсаторов 30, 31 этих звеньев, При соответствующем выборе номиналов резисторов 26, 27 время разряда оказывается соизмеримым с длительностью фронта нарастания тока через открытые транзисторы 4, 5. Поэтому, в течение времени разряда конденсаторов 30, 31 напряжение распределяется между резисторами 26, 27 и первичными обмотками дросселей 6, 7. Таким образом, некоторая часть электрической энергии конденсаторов 30, 31 превра. щается в магнитную энергию дросселей 6, 7, которая затем, передаетсяв нагрузку 36. Следовательно, достигается уменьшение энергии, 122 ОО 75рассеиваемой в резисторах 26,27,На Фиг,2 показаны сигналы тока инапряжения, возникающие при работе5транзистора 5. Передний фронт импульса тока 3 5 имеет выброс. Этот вы-,брос вызывается наличием межвитковькемкостей во вторичной обмотке трансФорматора 8 и дросселя 11, конечньмвременем восстановпения обратногосопротивления диодов выпрямителя 9и заряцом конденсаторов 30, 31 корректирующих ВСЮ-звеньев 24, 25, Наличие выброса тока 2 5 приводит кизменению полярности напряжения напервичнои обмотке корректирующегодросселя 7, Полярность выброса тока5 приводит к изменению полярностинапряжения на первичной обмотке корректирующего дросселя 7. Полярностьнапряжения на переднем фронте выбро"сг тока для транзистора 5 показанана Фиг.1 слева от первичной обмотки дросселя 7, на заднем фронтевыброса - справа от обмотки. Такимобразом, выброс на переднем Фронтеимпульса тока5 вызывает колебательный процесс в напряжении У 5 наранзисторе 5,30 Для устранения указанных колебаний в устройстве установлены диоды 34, 35. Из за напряжения, возникающего на заднем фронте выброса, ток, 35 замыкаясь через диод 35, совпадает . со скоростью, определяемой индуктивностью дросселя 7, Этот ток вызывает дополнительнье потери во включенном транзисторе 5, Для уменьше О ния этих потерь используют низко" омные резисторы 28, 29, включеннъе последовательно с диодами 34, 35.В резисторах 28, 29 выделяется энергия, что способствует быстрому45 уменьшению тока вслед за окончанием выброса. Очевидно, что на резисторах 28, 29 рассеивается энергия только во время спада выброса тока при открытом состоянии транзисто ров 4, 5. При закрытии транзисторов 4, 5 энергия передается в пггруэку Зб,Амплитуда выброса тока, о-.:рс.деляемая указанными причинами, практически не зависит от тока нагрузкиисточника, поэтому с ростом нагрузки длительнос.ть и относительная амплитуда заднего Фронта выброса снижаются.Формула и э о б р е т е н и яСтабилизированный источник питания,содержащий транзисторный преобразователь напряжения с силовьйтрансформатором, к вторичной обмотке которого последовательно подключены выпрямитель и 1 С-Фильтрблок управления с широтной модуляцией управляющих импульсов, вход которого соединен с выходом 1.С-фильтра, а гальванически развязанные выходы - с эмиттер-базовыми цепямисоответствующих силовых транзисторов, корректирующие дроссели, первичные обмотки которых включены последовательно с эмиттер-коллекторными переходами силовых транзисторов,а вторичные обмотки одними выводамисоединены с шиной нулевого потенциала, а другими выводами - с первыми электродами вспомогательных диодов, корректирующие КСВ-звенья,включенные параллельно силовым транзисторам и корректирующим дросселям,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения КПД за счет болееэффективной передачи энергии, накапливаемой в корректирующих дросселях,в нагрузку, силовой дроссель ЕСФильтра выполнен с доголнительнойобмоткой и с промежуточным вьгводом восновной обмотке, причем один изГвывоцов дополнительной обмотки, одноименный с крайним выводом основной обмотки со стороны выпрямителя,соединен с вторыми электродами вспомогательных диодов, а другой вьвод -с промежуточным выводом основной обмотки,1220075 Фиг,2 Составитель Л,МорозовТехред О.Сопко каз 1328/57ВН Тираж 631 ИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РПодписно омитета ССС Пате г,ужгород, ул.Проектная илиал Редактор Н,Гунько открытиишская наб д. орректор Е.Рошко