Регулируемый источник питания

и 966829 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциал истическикРеспубликЬеударетесиный комитет СССР до делам иэебретенвй и открытки(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для пи тания электро- и радиоаппаратуры.Известен стабилизированный источник питания, содержащий основной и регулирующий трансформаторы, первичные обмотки которых соединены последовательно, а вторичные присоединены к соответствуюшим выпрямителям и регулирующему элементу со схемой управления 1. Однако КПД такого устройства низок, поскольку компенсация изменения входного напряжения во всем диапазоне осушествляется за счет изменения падения напряжения на регулируемом сопротивлении, что приводит к значительным потерям мошности на этом сопротивлении. В устройстве также велики потери в регулирующем трансформаторе и вспомога-тельном выпрямителе от тока нагрузки, так как сопротивления этих элементов включены последовательно в цепь нагруз ки. 2Известен также регулируемый источник питания, содержащий силовой трансформатор, к вторичной обмотке которо.го подключены последовательно соединенные силовой выпрямитель и фильтр, 5 вспомогательный трансформатор, первичная обмотка которого вкшочена последовательно с первичной обмоткой силового трансфорМатора, а к вторичной обмотке подключен вспомогательный выпрями 1 ф тель с фильтром, один вывод которогоподключен к одноименному выводу силового выпрямителя, а другой соединен через включенное последовательно регулируемое сопротивление к другомувыводу силового выпрямителя, а управляемый вход регулируемого сопротивления подключен к выходу схемы управления 2).В этом устройстве устранены дополнительные потери от падения напряжения на сопротивлении вторичной обмотки вспомогательного трансформатора и на диодах вспомогательного выпрямителя,.оскольку в нем эти цепи подключены через регулируемое сопротивление параллельно выходу фильтра, Поэтому потери во вторичной обмотке вспомогательного трансформатора и во вспомогательном выпрямителе компенсируются в силовой цепи, так как ток в ней меньше тока, нагрузки на величину тока, протекающего через регулируемое сопротиыение. Однако основные потери от изменений питающего напряжения и тока нагрузки на регулируемом сопротивлении могут в десятки раз превышать потери в обмотках вспомогательного трансформатора и вспомогательном выпрямителе. Поэтому . КПД устройства остается низким.Цель изобретения - увеличение КПД и улучшение массогабаритных показателей.Поставленная цель постигается тем, что в регулируемом источнике питания, содержащем силовой трансформатор, к вторичной обмотке которого подключен основной выпрямитель и фильтр, выход фильтра является выходом источника питания, вспомогательный трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, а к вторичной обмотке подключен вспомогательный выпрямитель и регулирующий элемент, сос- тоящий иэ основного регулируемого сопротивления и схемы управления, выход которой подключен к управляющему входу регулируемого сопротивления, введено дополнительное регулируемое сопротивление и развязывающие диоды; при этом дополнительное регулируемое сопротивление подключено к выходу вспомогательного выпрямителя, а управляемый вход дополнительного реГулируемого сопротивления соединен с. введенным вторым выходом схемы управления, первый вывод основного регулируемого сопротивления подключен к одному выводу основного выпрямителя а второй его вывод соединен с одноименными объединенными выводами развязывающих диодов, другие выводы которых подключены к соответствующим выводам вторичной обмотки вспомогательного трансформатора.Кроме того, другие выводы развязывающих диодов подключены к введенным отводам вторичной обмотки вспомогательного трансформатора.На фиг, 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг, 2 - схема устройства при выполнении вспомогательного трансформатора с отводами.10 го трансформатора 4 З 0 ющий диод 11, но при этом КПД устройства понижается иэ-аа дополнительных40 45 Я И Устройство (фиг. 1) содержит сило вой трансформатор 1, вторичная обмотка которого соединена с входом основного выпрямителя, 2, выход которого подключен к входу фильтра 3. Выход фильтра 3 является выходом устройства, Последовательно с первичной обмоткой трансформатора 1 включена первичная обмотка вспомогательного трансформатора 4, вторичная обмотка которого соединена с входом вспомогательного выпрямителя 5,к выходу которого подключено дополнительное регулируемое сопротивление 6. К одному из выводов основного выпрямителя 2 подключен вывод основного регулируемого сопротивления 7, другой вывод которого подключен к одноименным выводам развязывающих диодов 8, 9 другие выводы которых подключены к выводам вторичной обмотки вспомогательно-Управляемые входы основного регулируемого сопротивления 7 и дополнительно го регулируемого сопротивления 6 подключены к соответствующему выходу схемы управления 10, вход которой соединен с одним из выводов устройства,Вместо развязывающих диодов 8, 9 может быть использован один развязывапотерь в цепи вспомогательного выпрямителя 5.Обозначения элементов на фиг. 2 соответствуют фиг. 1, но развязывающие диоды 8 и 9 подключены к отводам вторичной обмотки трансформатора.Устройство работает следующим образом.Сигнал с выхода устройства поступает на вхбд схемы управления 10, которая управляет состоянием регулируемых сопротивлений 6, 7, обеспечивая тем самым режим работы трансформатора 4, необходимый для поддержания заданной величины напряжения на выходе устройства.При напряжении питания и токах нагрузки, близких к номинальным, величина дополнительного регулируемого сопротивления 6 близка к бесконечности, ток вторичной обмотки вспомогательного трансформатора 4 протекает через вспомогательный выпрямитель 5, развязывающий диод 11, основное регулируемое сопротивление 7, фильтр 3 и нагрузку, подключенную к выходу устройства. При этом величина основного регулируемого сопротивления 7 близка к нулю, т. е, выпрямители 2 и 5 включены параллельно и5 906 вся их выходная мощность отдается в нагрузку, поэтому КПЦ устройства в этом режиме максимален, При повышении на-пряжения сети схема управления 110 увеличивает значение основного регулируе 5 мого сопротивления 7, на котором осуществляется падение напряжения от тока вы. хода вспомогательного выпрямителя 5, При напряжении сети, равном максимально допустимому, дополнительная мошность поступающая от вспомогательного трансформатора 4 в схему, делится поровну между нагрузкой и основным регулируемым сопротивлением 7.При напряжении питания ниже номи нального величина основного регулируемо го сопротивления 7 равна нулю и схема управления 10 уменьшает величину дополнительного регулируемого сопротивления 6, которая, при минимально воз можном входном напряжении, становится равной нулю. Вспомогательный трансформатор 4 оказывается закороченным, потери в нем отсутствуют и КПД стабилизированного выпрямителя максимален. В 25 этом режиме работы устройства напряжение на входе вспомогательного выпрямителя 5 становится меньше напряжения на выходе основного выпрямителя 2 и для того, чтобы ток через основное регулируемое со противление 7 от основного выпрямителя 2 не протекал через дополнительное регулируемое сопротивление 6; в устройство введен развязываюший диод 11 (либо развязываюшие диоды 8, 9).35Таким образом, максимальные потери в регулируемых сопротивлениях 6 и 7 определяются не всем диапазоном изменения величины питаюшего напряжения, а лишь половиной этого диапазона, и КПД устройства становится. максимальным приближаясь к КПД нерегулируемого устройства как при минимальном, так и при номинальном значении величины питающего напряжения. 15 2, Источник питания по и. 1, о т л ич а ю ш и й с я тем, что другие выводы развязывающих диодов подключены к Принцип работы схемы на фиг. 2 не отличается от работы схемы фиг, 1.Указанное подключение развязывающих диодов 8 и 9 к отводам вторичной обмотки трансформатора 4 позволяет нроизволь но выбирать коэффициент трансформации этого трансформатора и, таким образом, обеспечить оптимальный диапазон изменения напряжения.на дополнительном .регули.55 руемом сопротивлении 6 либо выбирать оптимальный диапазон токов, протекаюших через него, что позволяет наилучшим образом использовать элемент, работаю 829 6ший в качестве дополнительного регулируемого сопротивления 6 по току и напряжению.Использование в качестве дополнительного регулируемого сопротивления силовых ,элементов, например транзисторов в оптимальном режиме, позволяет, с однойстороны полностью использовать установленную мощность этих элементов,т.е. ,снижать вес и габариты устройства,с другой стороны повысить его КПД, особеннопри малых выходных напряжениях. Увеличение КПД в этих случаях обьясняется тем, что уменьшается падениенапряжения на первичной обмотке вспомогательного трансформатора при полностьюнасыше ином регулируемом транзисторе,выполняющем роль дополнительного регулируемого сопротивления.формула и з о б р е т е н и я1. Регулируемый источник питаниясодержащий силовой трансформатор, к вторичной обмотке которого подключен основной выпрямитель и фильтр, выходфильтра является выходом источнйка питания, вспомогательный трансформатор,первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, а к вторичной обмотке подключен вспомогательный выпрямитель и регулируюший элемент, состояший из основного регулируемого сопротивления и схемы управления, выход которой подключен к управлявшему входурегулируемого сопротивления, о т л ич а ю ш и й с я тем, что, с целью увеличения КПД и улучшения массогабаритных показателей, введено дополнительноерегулируемое сопротивление и развязываюшие диоды, при этом дополнительное регулируемое сопротивление подключено квыходу вспомогательного выпрямителя, ауправляемь 1 й вход дополнительною регулируемого сопротивления соединен с введенным вторым выходом схемы управления, первый вывод основного регулируемого сопротивления подключен к одномувыводу основного выпрямителя, а второйего вывод соединен с одноименными объединенными выводами развязываюших диодов, другие выводы которых подключенык соответствуюшим выводам. вторичнойобмотки вспомогательного трансформатора,7966829 8введенным отводам вторичной обмотки 1. Авторское свидетельство СССРвспомогательного трансформатора. М 418840, кл. 6 05 Р 1/32, 1972.Источники информации, 2, Авторское свидетельство СССРпринятые во внимание при экспертизе М 687546, вк Н 02 М 7/12, 1977.аэ 7896/ Филиал ППЛ фПатен 966829 Фис.2 Тираж 72 Ужгород Подписное оектная,