Стабилизированный источник питания

Совэ Советскив Социалистических РеснубпнкОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ пщ 888090 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 16.3 179 (21) 2858496/24-07с присоединением заявки Ио -(23) ПриоритетОпубликовано 071281 Бюллетень М 45Дата опубликования описания 07.1281 Р 1)м 3 6 05 Г 1/56 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы 54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ Изобретение относится кэлектротех-. нике и может быть использовано в устройствах электропитания радиоаппаратуры и средств связи.5Известны стабилизированные источникй питания, позволяющие преобразовать переменное нестабилизированное напряжение в постоянное стабилизированное, содержащие в качестве неуправ ляемого выпрямителя диодный мост., в диагональ постоянного тока которого последовательно с нагрузкой включен стабилизатор 111, 121.Недостатком данных источников является их низкий КПД вследствие больших потерь мощности на выпрямительных диодах.Кроме того, такие источники не позволяют стабилизировать изменяющееся по определенному закону однополярное или двухполярное выходное напряжение.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является управляемый выпрямитель на полупроводниковых триодах, выполненный по однофазной двухполупериодной схеме выпрямителя со средней точкой силового трансформатора, в котором базовый электрод каждого полупроводникового триода подключен через сопротивление перекрестно к выводу обмотки трансформатора, к которой Подключен эмиттер другого триода 3.Такой выпрямитель имеет значительно более высокий КПД однако, не обладает стабилизирующими свойствами, а также имеет низкую надежность вследствие того, что в нерабочий полупери"од к эмиттерному переходу транзистора через коллекторный переход прикладывается равное удвоенному напряжению на нагрузке обратное напряжение, ко торсе.при превышении допустимой величины приводит к выходу транзистора из строя.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения стабилизации или формирования выходного напряжения или тока различной формы, полярности и изменения их во времени в широком диапазоне частоты.Цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания, содержащий транзисторные ключевые элементы, соединенные по однофазной двухполупериодной схеме выпрямления и подключенные к концам вторичной обмотки силового трансформатора с от"водом от средней точки, и блок управления, выходом связанный с управляющими входами транзисторных ключевыхэлементов, а входами подключенныйсоответственно к источнику опорногонапряжения, узлу синхронизации ицепи обратной связи, введен узелсогласования, вход которого подключен к выходу блока управления, а выходы соединены с управляющими входами соответствующих транзисторных ключевых элементов, каждый из которыхможет быть выполнен на двух транзисторах, которые соединены между собой силовыми электродами последовательно и таким образом, что один изних включен нормально, а другой-инверсно по отношению к рабочему полупериоду входного напряжения, причемуказанные транзисторы могут иметьодинаковый тип проводимости, а ихэмиттеры объединены в общие точки, Щкроме того узел согласования выполнен на маломощном и мощном транзисторах, согласующем трансформаторе, одиниз выводов вторичной обмотки которогоподключен к базам соответствующих тран-зисторных ключевых элементов, второй вывод через токоэадающий резистор- к точке соединения эмиттеров транзисторовключевых элементов,а первичная обмоткаотводом от середины подключена квновь введенному дополнительномуисТочнику питания, при этом ее крайние выводы подключены через ограчичи. тельные резисторы соответственно к коллекторам маломощного и мощного транзисторов, эмиттеры которых соединены со З 5средним отводом вторичной обмотки силового трансформатора, причем параллельно эмиттерному переходу мошноготранзистора включен резистор смещения, база мощного транзистора через 40нагруэочный резистор подключена кколлектору маломощного транзистора,база которого соединена с выходомблока управления, при этом в качестветранзисторных ключевых элементов могут быть исгользованы транзисторыдвусторонней проводимости,На Фиг.1 приведена схема стабилизированного источника питания; нафиг, 2 - схема узла согласования.Стабилизированный источник питаниясодержит силовой трансформатор 1,вторичная обмотка которого имеет отвод от середины, два ключевых транзисторных элемента, первый из которыхсостоит иэ транзисторов 2,3, а второф - иэ транзисторов 4,5, причемколлекторы транзисторов 2 и 4 подключены к соответствующим крайним от"водам вторичной обмотки трансформатора 1, а коллекторы транзисторов 3 и щ5 объединены в общую точку и черезфильтр б и нагрузку 7 подключены ксредней точке вторичной обмотки силового трансформатора, блок управленияключами 8, на входы которого подается напряжение источника огорного напря"жения 9, синхроимпульсы узла синхрони-.зации 10 и напряжение цепи обратнойсвязи 11. Блок управления 8 черезузел согласования 12 производит управление ключевыми элементами.Стабилизированный истбчник питанияработает следующим образом.Рассмотрим случай, когда на выходе необходимо получить постоянноестабилизированное напряжение определенной полярности,В положительный полупериод входного напряжения (фиг.1) блок управления 8 через узел согласования 12производит отпирание транзисторов 2и 3, причем транзистор 2 работаетв нормальном включении, а транзистор3 - в инверсном включении, и запирание транзисторов 4 и 5.Положительное напряжение вторичной полуобмотки через открытые транзисторы 2 и 3 и через фильтр 6 прикладывается к нагрузке 7. Стабилизацияпроизводится блоком управления 8,например, методом широтно-импульсноймодуляции путем изменения длительности открытого состояния транзисторов, причем схема управления синхронизована при помощи узла синхронизации 10 частотой входного напряжения.В отрицательный полупериод входного напряжения блок управления 8 через узел согласования 12 производит отпирание транзисторов 4 и 5,причем транзистор 4 работаетв нормальном включении, а транзистор5 - в инверсном, и запирание транзисторов 2 и 3.Таким образом на нагрузке формируется стабилизированное напряжениеопределенной полярности.При необходимости получения нанагрузке напряжения противоположной полярности достаточно изменитьполярность напряжения источникаопорного напряжения 9.В этом случае в положительный полупериод входного напряжения блокуправления 8 через узел согласования 12 производит отпирание транзисторов 4 и 5, причем транзистор 5работает в нормальном включении, атранзистор 4 - в инверсном. В отрица"тельный полупериод отпираются транзисторы 2 и 3, причем транзистор 3в нормальном включении, а транзистор2 - в инверсном.Если по определенному закону изменять величину или полярность напряжения на выходе источника опорногонапряжения 9, на нагрузке 7 можно получить напряжение различной формы илиполярности.Если на вход блока управления 8подавать напряжение обратной связи11, пропорциональное току нагрузкинапример, с датчика тока, включенного последовательно в цепь нагрузки),то предлагаемый источник может выполнять Функцию стабилизированного источника тока, причем ток, может быть как постоянный любой полярности, так и переменный с возможным изменением формы и частоты.На фиг. 2 раскрыта принципиальная схема узла согласования 12Узел согласования фиг.2 каждого из двух ключей содержит маломощный 13 и мощный 14 транзисторы, согласуииаий трансформатор 15, один 10 из двух отводов вторичной обмотки которого подключен к базам транзисторов ключевого элемента, а второй - через токозадающий резистор 16 - к точке соединения эмиттеровтранзисторов клю чевого элемента,а первичная обмотка имеетотвод от середины, подключенный. к дополнительному источнику питания, крайние отводы первичной обмотки подключены через ограничительные резис О торы 17,18 соответственно к коллекторам маломощного 13 и мощного 14 транзисторов,эмиттеры которых соединены со средним выводом силового трансформатора 1, причем параллельно эмиттерному пе-реходу транзистора 14 включен резистор смещения 19, а база мощного транзистора через нагрузочный резистор 20 подключена к коллектору маломощного транзистора 13.База маломощного транзистора 13 подключена к выходу блока управления 8. Блок управления вырабатывает две последовательности положительных импульсов, сдвинутых по фазе друг относительно друга на полпериода входного напряжения, причем длительность импульсов, выбираемая в соответствии с методом широтно-импульсной 40 модуляции, не менее половины периода входного напряжения.Положительные импульсы блока управления отпирают транзистор 13, что приводит к снижению потенциала 4 базы транзистора 14 и его запирайию. Ток полуобмотки трансформатора 15 протекает через транзистор 13. На вторичной обмотке трансформатора 15 появляется напряжение, запирающее транзисторы ключевого элемента.Отсутствие импульса блока управления приводит к запиранию транзистора 13, потенциал базы транзистора 14 повьпаается, он отпирается. Ток полуобмотки транзистора меняет направление,замыкаясь через транзистор 14, что приводит к появлению напряжения на вторичной обмотке трансформатора 15, отпирающего транзисторы ключевого элемента. 60Причем ток через ключевой элемент может протекать в любом направлении. При этом один из его транзисторов работает в нормальном включении а второй - в инверсном. 65 По сравнению с прототипом, который позволяет получить выходное нап ряжение по величине не выше половины допустимого напряжения эмиттер-база транзисторов, т.е. не более 5-7 В для мощных кремниевых транзисторов, предложенный источник стабилизированного питания позволяет получить выходное напряжение на два порядка выше, вследствие того, что запертые ключе" вые элементы защищены переходами коллектор-база, для которых допустимое напряжение для мощных кремниевых транзисторов достаточно 600-700 В.Кроме того, предложенный источник питания позволяет стабилизировать ( или Формироватьнапряжение или ток, которые могут быть постоянными любой полярности, или переменными с изменяемой во времени Формой и частотой.формула изобретения1. Стабилизированный источник питания, содержащий транзисторные ключевые элементы, соединенные по одноФазной двухполупериодной схеме выпрямления и подключенные к концамвторичной обмотки силового трансформатора с отводом от средней точки,и блокуправления, выходом связанный с управляющими входами транзисторных ключе-.вых элементов, а входами подключен-,ный соответственно к источнику опорного напряжения, узлу синхронизациии цепи обратной связи, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностейфпутем обеспечения стабилизации илиформирования выходного напряжения илитока различной формы и полярности иизменения их во времени в широкомдиапазоне частоты, в него введеныузел согласования, вход которогоподключен к выходу блока управления,а выходы соединены с управляющими входами соответствующих транзисторныхключевых элементов,2. Источник питания по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что транзисторные ключевые элементы выполнены на двух транзисторах, которые соединены между собой силовыми электродами последовательно и таким образоМ,что один из них включен нормально, адругой - инверсно по отношению к1рабочему полупериоду входного напряжения.З.Источник питания по п,2, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что указан-.ные транзисторы имеют одинаковый тийпроводимости,а их эмиттеры объедине-ны в общую точку.4. Источник питания по п.3, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что узелсогласования выполнен на маломощном ямощном транзисторах, согласующемтрансформаторе, один из выводов вторичной обмотки которого подключен к базам соответствующих транзисторных ключевых элементов, второйвывод через токозадающий резисторк точке соединения эмиттеров транзисторов ключевых элементов, а первичнаяобмотка отводом от середины подключена к вновь введенному дополнительномуисточнику питания, при этом ее крайние выводы подключены через ограничительные резисторы соответственно кколлекторам маломощного и мощноготранзисторов, эмиттеры которых соединены со средним отводом вторичной об-.мотки силового трансформатора, причемпараллельно эмиттерному переходу мощного транзистора включен резистор смещения, база мощного транзистора через нагрузочный резистор подключенак коллектору маломощного транзистора,база которого соединена с выходомблока управления.5, Источник питания по п,1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве транзисторных ключевых элементовиспользованы транзисторы двустороннейпроводимости.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 124565, кл, Н 02 М 7/20, 1968.2. Авторское свидетельство СССРУ 464944, кл. Н 02 М 7/20, 1974.5 3. Авторское свидетельство СССРУ 410369, кл, О 05 Г 1/44, 1973.888090Составитель С.Ситко Редактор Т.Кузнецова Техред З.Фанта Корректор Г.Назарова Заказ 10724/13 Тираж 943 ПодписноеВНИКПИ Государственного комитета СССРпо делаи изобретений и открытий113035, Москва,Жр Раушская наб.,д.4/5Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул.Проектная, 4