Импульсный источник питания

(9 О 05 Р 1/5 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ РИ ГКНТ СССР иОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И 1 . " 2.:(21) 4898887/07. .;, .:2 и служебный 3 выпрямители; накопитель- (22) 02.01.91 -: .:ный конденсатор 4, резистор 5, блок управ- (46) 23,08.92; Бюл. М 31 .: .:. лейия 6, включающий частотно-.импульсный(71) Всесоюзный научно-исследователь-модулятор (ЧИМ) 7, вйполненный на одноский, проектйо-конструкторский и техноло- вибраторе 19 и пороговомедементе 18, ре.гический институт силовых гулятор 10 и блок усилителе 71 импульсоа 12, полупроводниковых устройств. . и селектор уровня 13, Устройство отличает- (72) В,Ю,Бондарь и В.В.Артемьев ся простотой при сохранениивысокой на- (56) Авторское свидетельство СССР:деж ности зэ счет ограничан ия тока % 1072024, кл. 6 05 Р 1/569, 1982, .: транзисторов ключевогопреобразователя 1Авторское свидетельство СССР: ." на интервале запуска; При включенйи источМ 1543392, кл,60 Р 1/56,1986 :., ника медленно нарастающее напряжейие (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИКПИТАНИЯ на накопительномконденсаторе 4 задает (57)Использование: в импульснйх источни- темп йарастания частоты йыходнььх импуль, ках вторичного злектропитанйя, содержа- сов ЧИМ 7, длительность которйх увеличищих промежуточное звено высокой частоты. вается до штатного значения лишь при Сущность изобретения: устройство содер- появлении на выходе источника;найряже.житключевОй преобразователь 1, основной . ния достаточной величины. 2 ил,Рюгрузке20 30 35 40 45 50 Изобретение относится к импульсным источникам вторичного электропитания, содержащим промекуточное звено высокой частоты, и может быть использовано для питания различной электронной аппаратуры в автоматике, радиоэлектронике и других отраслях техники.Известен источник питания ключевого типа, содержащий ключевой регулирующий элемент, включенный последовательно в силовую шину, селектор уровня, один из входов которого подключен к выходному выводу, а другой вход через резистивный делитель подключен к входному выводу, блок управления, входом подключенный к выходному выводу; а выходом - к входу регулирующего элемента, пороговый элемент, входом подключенный к выходу селектора и первому выводу накопительного конденсатора, а также элементы защиты источника В данном источнике питание блока управления на этапе первоначального запуска осуществляется от н.акопительного конденсатора с момента, когда напряжение на нем превысит величину напряжения включения порогового элемента, После установления выходного напряжения источника питание блока управления осуществляется с выходного вывода источника, что обеспечивает его экономичность.Недостаток известного источника заключается в низкой надежности за счет большой амплитуды пусковых токов транзистора регулирующего.элемента), связанных с накоплением энергии в реактивных элементах источника и нагрузки на интервале запуска,Известен импульсный источник питания, содержащий силовой преобразователь ключевого типа в виде полумостового импульсного преобразователя с трансформаторными выходами, подключенный входом к входным выводам, а выходом - к входам основного и следующего выпрямителей, блок управления в виде блока ШИМ и плавного запуска, основой которого является узел импульсной модуляции, регулятора в виде усилителя, соединенного управляющим входом с выходом служебного выпрямителя, блока усилителей импульсов в виде ключевых усилителей импульсов, выход которого соединен с управляющим входом ключевого преобразователя, а управляющий входс выходом узла импульсной модуляции. Первый управляющий вход одновибратора блока ШИМ соединен с выходом регулятора, второй управляющий вход одновибратора ШИМ соединен с выходом узла плавного запуска ШИМ, третий запускающий вход одновибратора соеди 5 10 15 нен с выходом формирователя импульсов запуска. Выход служебного выпрямителя и выход узла первого включения соединен с входом стабилизатора напрякения.В этом источнике питания с помощью узла плавного запуска обеспечивается подача нарастающего напряжения на второй управляющий вход одновибратора ШИМ, благодаря чему на выходе узла Ш ИМ формируются стартовые узкие импульсы, подаваемые далее на транзисторные ключи силового преобразователя. Благодаря малой ширине стартовых импульсов ограничивается амплитуда пусковых токов транзисторных ключей силового преобразователя,Недостатком известного источника является сложность, обусловленная аппаратурной избыточностью, так как узел плавного пуска и узел первого включения используются только на интервале запуска источника, Кроме того, узел ШИМ в известном источнике является сложным, так как в . одновибраторе, входящем в его состав, необходимо предусматривать два управляющих независимых входа и третий запускающий.Цель изобретения - упрощение за счет совмещения функций начального питания и формирования импульсов плавного запуска источника основными элементами блока управления и накопительным конденсатором.Поставленная цель достигается за счет того, что в импульсный источник питайия, содержащий ключевой преобразователь с трансформаторными выходами, основной и служебный выпрямители, подключенные к выходам ключевого преоаразователя, блок управления, состоящий из импульсного модулятора, выполненного на базе времязадающей ВС-цепи, свободный вывод конденсатора которой подключен к общей шине йсточника питания, а свободный вывод резистора образует вход импульсного модулятора, регулятора, соединенного управляющим входом с выходом служебного выпрямителя, а выходом - с входом импульсного модулятора, и блока усилителей импульсов, выход которого соединен с управляющим входом ключевого преобразователя, а управляющий вход - с выходом импульсного модулятора, введены накопительный конденсатор, первым выводом подключенный к общей шине источника питания, а вторым выводом подключенный через первый резистор к входному выводу, селектор уровня, анодом первого диода подключенный к выходу служебного выпрямителя, катодом - к катоду второго диода, анод третьего диода селектора уровня подключен через резистор к выходному выводу, и блок усилителей импульсов (БУИ) 12, выа катод третьего и анод второго диодов об- ход которого соединен суправляющим вхоразуют выход селектора уровня, подклю- дом ключевого преобразователя 1, аченный к входу импульсного модулятора, управляющий вход - с выходом ЧИМ 7, авыполненного в виде частбтно-импульсного 5: также диодный селектор 13 уровйя, анодоммодулятора (ЧИМ), в котором общий вывод диода 14 подключейный к выходуслужебноконденсатора ВС-цепи подключен к входу:то выпрямителя 3, анодом диода 15 черезпорогового элемента, соединенйого после-: резистор 16 - к входному выводу, катодомдовательнос одновибратором, при этом вы- диода 15 и анодом диода 17 - к входу ЧИМходы порогового элемента и одновибратора 10 7, а катодом- дйода 17 - к вторбму выводуобьединены через развязывающий диод и - накопительного конденсатора 4, Вход пообразуютвыход импульсногомодулятора, следовательно соединенных пороговогопитающий- вход блока усилителей импуль- элемента 18 и одйовибратора 19 соединен ссов подключен к второму выводу накопи- общей точкой ВС-цейи,. выходы порогового. тельного конденсатора, а питающие входы 15 элемента 18 и одновибратора 19 объединерегулятора и одновибратора ЧИМ соедине-. ны через раэвязывающий диод 20 и образуны с выходом служебного выпрямителя .ют выход ЧИМ 7; Питающие входыВ предлагаемом устройстве подключе- , регулятора 10 и одновибратора 19 ЧИМ 7ние выводов порогового элемента и "одно.-соединеныс выходбм.служебного выпрямивибратораЧИМчерезразвязывающийдиод 20 теля 3, питающий вход БУИ подключен кк входу блока усилителей и соединение на- второму входу йакопительного конденсатокопительйого конденсатора и питающего, ра 4,входа блока усилителей с выходом служеб- : . Ключевой преобразователь (фиг, 2) соного выпрямителя позволяют обеспечйть.," сюит из последовательно включенных имнизкую начальную частоту и малую длитель пульсного прерыватеЛя (ИП) и автономногоность стартовых импульсов на интервале;.": инвертора (АИ)."запуска, После возрастания выходного на-.: Посредством ИП регулируется-среднеепряжения источника до уровйя, соответстзначение выходного йапряжения источнивующего перекоду источника в штатнцй:. ка, а АИ преобразует. входное напряжениережим; элементы, обеспечивающие режим, 30 постоянного тока в переменное напряжезапуска,частично меняют свои функции. :. ние высокой частоты,кОторое после трансНакопительнйй конденсатор начинает" вы- формации подлежитвыпрямлениЮйолнять функцию фильтра выходногона- . выходным выпрямителей истбчника питапряжения служебного выпрямителя, а узкие.:ния. Ключевой преобразователь может бытьвыходные" импульсы порогового элемента 35 выполнен и в виде только автономного ийЧИМиспользуются вкачествезапускающих -.: вертора. В этом случаеимпульсы с выходадля одновибратора. Таким образом; исклю-БУИ 12 поочередно подаются на поочередчено применение элементов, обеспечйваю-, но работающиетранзисторы АИ. Пороговыйщих только режим плавного запуска; чтоэлемент 18 ЧИМ 7 может"быть выполнен наупрощаетустройство.,:,.;, 40 основе однопереходного транзистора илиНа фиг. 1 представлена схема импульс- " динистора. Одновибратор 19 выполняетного источника питания; на фиг, 2 - пример . функцию формирователя длительности вывыполнения ключевого преобразователя. ходного импульса ЧИМ 7 й.может быть выИсточнйк фиг. 1) содержит. ключевой,. полйен по любой йз широко применяемыхпреобразователь 1 с трансформаторными 45 схем, либо иа базе лоГических элементов,выходами,основной 2 ислужебный 3 выпря-:либо на базе операционного усилителя,мители, подключенные к выходам ключево- . Блок усилителей импульсов может быть выго преобразователя 1, накопительнйй; полнен полюбой Схеметрайзисторногоусиконденсатор 4, первым выводом подклю-. лителя импульсов,ченный к общей, шине, а вторым выводом 80 Импульсный йсточник питания работаподключенный через резистор 5 к входному:. ет следующим образом,выводу, блок 6 управления, состоящий из . При подаче напряжения на выходныеЧИМ 7, содержащего времязадающую. ВС- выводы начинаетСя медленный заряд концепь, свободный вывод конденсатора 9 ко- -денсатора 4 через резистор 5, что соответторой подключен к общей шине, а 55 ствует интервалу:запуска,свободный вйвод резистора 8 образует На вход ЧИМ 7 через элементы 15 и 16вход ЧИМ 7; Источник содержит также регу- поступает напряжейй "велйчина "котороголятор 10, соединенный входом через рези- также медленно повышается. отслеживаястор 11 .с выходом . служебного значение напряжения на конденсаторе 4выпрямителя, а выходом - с входом ЧИМ 7, благодаря диоду 17, Из-за медленного нара1756869 7 84стания входного напряжения ЧИМ 7 частота одновибратор на простейший нерегулируеего выходных импульсов, фоРмируемых на мый.выходе порогового элемента 18. также медленно повышается, Импульсы на выходе . ф о р м у л а и з о б ре т е н и яэлемента 18 узкие. Из-за отсутс 1 вия"выходного напряжейия источника на интервале Импульсный источник питания, соде- запуска или малой его величины) одновиб- жащий ключевой преобразовательс транс-.ратор 19, не имея питания с выхода служеб- форматорными выходами, вход которого ного: выпрямителя, не работает; На вход соединен с входным выводом; основной и БУИ 12 поступают узкие импульсыс малой 10 служебный выпрямители,-входами.подклюмедленно нарастающей частотой, Так как наценные к соответствующим выходам ключе- питающем входе БУИ 12 прйсутствует на-вого преобразователя, а выход основного пряжениесконденсатора 4,тосего"выхода выпрямителя соединен с выходным. вывоначинают поступать усиленнйепомощно- дом, блокуправления", состоящий иэ с узкие импульсы смалой частотой в ба пульсного модулятора, выполненного на зовые цепи транзисторов- ключевогобдновибраторе и времязадающей ЯС-цепи, преобразователя 1. Ток транзиСторов клю- свободный вывод резистора которой исчевого преобразователя благбдаРя низкой йользован вкачествевхода имйульсного мо-частоте работы и малой длительности от- дулятораГ:регулятора;: выходом крытого состояния трайзйсторбв может 20 соединенного с входом импульсного моду- быть обеспечен значительно меньшим но-лятора, и блока усйлителей импульсов, вход минального значения при любом характере которого подключен к выходу импульсного сопротивления нагрузки..:,: . " . модулятора, авыход - куправляющему вхоПри достижении выходным напряжени- ду ключевого преобразователя, о т л и ч а ю-ем ключевого преобразователя 1 и, соответ -щ и й с я тем, чтб,с целью упрощения в не с енно, служебйото выпрямителя 3введены. накопительный конденсато, перзначения, прй котором начинает работать вый резйстор иселектор уровня, выполнен- одновибрагор 19, черездиод 20 на вход БУИ : ный на трех диодах и втором резисторе, а 12 начинают поступать расширенные(штат- импульсный модулягор-снабжен пороговымные) управляющие импульсы, длительность 30 элементов и выполнен в виде частотно-им которых задается одновибратором 19, а ча- - . пульсного модулятора, причем первый выстота следованйя, начинаясмомента нача- вод накопительного конденсатора ла работы регулятора 10, определяется- "пбдключен к общей шине, а второй вывод значением выходного йайряЖения регуля-через первый резистор соединен с входным тора О, апряжениенаконденсаторе 4 при 35 выводом, анод первого диодаселектором становится равным выходномунапря- - уровня. подклвчен к выходу служебного выжению служебного выпрямителя 3, а кон- . прямителя, катодк катоду второго диода, денсатор 4 йачйнает играть рольемкостного анодтретьего диода селектора уровня через фйльтра выходного напряжения" служебно- второй резистор соединен с входным выво-говыпрямителя благодаря диоду 14. Диод 17 40 дом, а катод третьего диода и анод второго будет находиться под обратным напряжени-диода объединены и "подключены к входу ем, так как напряжение на конденсаторе 4 импульсного модулятора; койденсатор вре-.будет выае, чем йапряжение на выходе регу- мяэадающей ЙС-цепи которого со д ЧИМ 7,;.,. " , к денСаторара О, которое является входнйм для: общей шиной а общая точка онде"45 и Резистора времязадающей ЙС-цепи подТаким образом, изобретение упрощает ключена к входупорогового элемента, выхосхему блока управления источника и цепей, дом соединенного с входом одновибратора, обеспечивающих его начальный запуск.выход которого через введенный развязыМедленно нарастающее напряжение на йа- вающийдиод подключен к выходупороговокопительном конденсаторе, подаваемоече го элемента. использованному в качестве реэ диодный селектор на вход ЧИМ, вйхода импульсного модулятора, при этом используется как напряжение начального питающий вход блока усилителей импульпитания БУИ и как управляющее для узла сов подключен к второму вь оодновременно. Это позволяет исклю- . тельного конденсатора, а питающие входычитьузел-первого включения,атакжесуще регулятора и одновибратора соединены с .ственно упростить узел импульсной выходом служебного выпрямителя, к кото- модуляции, исключив из него узел плавного рому подключен также управляющий вход запуска, и заменить сложный трехвходовый регулятора.1756869 Составитель А,ВолковаО.Юрковецкая Техред М,Моргентал Корректор Е.Папп Редак Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 30 ВНИИ Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб,. 4/5