SU1101801A1

SU1101801A1 - Stabilized power source

Info

Publication number: SU1101801A1
Application number: SU823518139A
Authority: SU
Inventors: Владимир Анатольевич Даценко; Владимир Иванович Хандогин
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6045
Priority date: 1982-12-07
Filing date: 1982-12-07
Publication date: 1984-07-07

Description

0000

оabout

Фи1. 1 Изобретение относитс к электро техника и может быть использовано в устройствах питани низковольтно аппаратуры. Известен стабилизированный исто ник питани , содержащий преобразователь напр жени (трансформатор При переменном входном напр жении и инвертор при посто нном входном напр жении), выпр митель, фильтр и линейный стабилизатор напр жени Недостатком этого источника вл етс низкий кпд, так как вс выход на мощность проходит через линейн стабилизатор напр жени . Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс стабилизированный источник питани который содержит последовательно Соединенные первичный регул тор напр жени с управл ющим входом, преобразователь напр жени , выпр митель , фильтр и линейный стабилиз;атор напр жени . Причем управл ющий вход первичного регул тора напр жени подключен к входу и выход регулирующего элемента линейного стабилизатора напр жени 2}. В р де случаев преобразователь напр жени раздел ют на р д преобразовательных чеек. В этом устрой первичный регул тор напр жени с высоким КПД поддерживает посто н ное падение напр жени на регулирующем элементе линейного стабилизатора напр жени . Однако вс выходна мощность источника проходит через линейный стабилизатор. Недостатком устройства вл етс низкий КПД„ Кроме того, св зь регу лирующих элементов входной и выходной цепей создает трудности в обеспечении гальванического раздел ни этих цепей. Цель изобретени - повышение КПД стабилизированного источника питааип и гальваническое разделение входных и выходных цепей. Поставленна цель достигаетс тем, что в стабилизированный источник питани , содержащий первичный регул тор напр жени с управл квдим входом, вход которого вл етс входом источника, последовательно соединенные преобразователь напр же ни , выпр митель, фильтр и линейный стабилизатор найр жени , выход кото рого соединен с выходом источника, введены последовательно соединенные дополнительные преобразователь напр жени , выпр митель и фильтр, при чем входы основного и дополнительно преобразователей напр жени соедине последовательно и подключены к выходу первичного регул тора напр жени , управл ющий вход которого соед нен с входом основного преобразовател напр жени , а выход дополнител ного фильтра соединен с выходом устройства. На фиг. 1 приведена функциональна схема источника питани ; на фиг. 2 - функциональна схема варианта источника питани при переменном входном напр жении; на фиг. 3 и 4 то же, с чеечной структурой; на фиг. 5 - то же, с совмещением преобразовани и регулировани напр жени . Стабилизированный источник питани (фиг. 1/ содержит первичный регул тор 1 напр жени , вход которого вл етс входом источника питани , последовательно соединенные дополнительные преобразователь 2 напр жени , выпр митель 3 и фильтр 4, также последовательно соединенные основные преобразователь 5 напр жени , выпр митель 6, фильтр 7 и линей, ный стабилизатор 8, выход которого вл етс выходом устройства. Входы основного 5 и дополнительного 2 преобразователей Напр жени соединены последовательно и подключены к- выходу первичного регул тора 1 напр жени . Управл ющий вход первичного регул тора 1 соединен с входом преобразовател 5 напр жени . Выход фильтра 4 соединен с выходом устройства . При переменном входном напр жении повышенной частоты (фиг. 2} первичный регул тор напр жени выполн ют на магнитном усилителе 9, а в качестве преобразователей 2 и 5 напр жени используют трансформаторы 10 и 11 соответственно. При посто нном входном напр жении и чеечной структуре преобразовател (фиг. 31 стабилизированный источник питани содержит первичный ключевой регул тор 12 напр жени , линейный стабилизатор 8 напр жени , выход которого вл етс выходом устройства, К преобразовательных чеек 13, кажда из которых содержит последовательно соединенные инвертор 14, выпр митель 3 и фильтр 4. Входы преобразовательных чеек соединены последовательно и подключены к выходу первичного регул тора 12 напр жени . Управл ющий вход регул тора 12 соединен с входом М-й преобразовательной чейки13 , с выходом которой соединен вход линейного стабилизатора 8. Выходы {М-1) -ой преобразовательной чейки 13 соединены параллельно и подключены к выходу устройства. Так как от чейки 13, соединенной со стабилизатором 8,требуетс повьаиенное выходное напр жение дл компенсации падени напр жени на стабилизаторе 8, с целью унификации элементной базы стабилизированного источника питани выходы М-й и (М-1) -ой преобразовательных чеекPhi1. 1 The invention relates to electrical engineering and can be used in power supply devices for low-voltage equipment. The stabilized power supply is known, which contains a voltage converter (transformer with a variable input voltage and an inverter at a constant input voltage), rectifier, filter and linear voltage regulator. The disadvantage of this source is low efficiency, because all the output power passes through a linear voltage regulator. The closest to the invention in its technical nature is a stabilized power supply which comprises in series a connected primary voltage regulator with a control input, a voltage converter, a rectifier, a filter, and a linear stabilizer; Moreover, the control input of the primary voltage regulator is connected to the input and output of the regulating element of the linear voltage regulator 2}. In a number of cases, the voltage converter is divided into a number of converter cells. In this device, the primary high-efficiency voltage regulator maintains a constant voltage drop across the regulating element of the linear voltage regulator. However, the entire output power of the source passes through a linear stabilizer. The disadvantage of the device is low efficiency. In addition, the connection of the regulating elements of the input and output circuits creates difficulties in providing galvanic separation of these circuits. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the stabilized pitaaip source and the galvanic separation of the input and output circuits. The goal is achieved in that a stabilized power source containing a primary voltage regulator with a control input, whose input is an input source, a series-connected voltage converter, a rectifier, a filter and a linear stabilizer, the output of which is connected with the output of the source, an additional voltage converter, a rectifier and a filter are connected in series, the inputs of the main and additional voltage converters being connected They are connected to the output of the primary voltage regulator, the control input of which is connected to the input of the main voltage converter, and the output of the additional filter is connected to the output of the device. FIG. 1 is a functional diagram of a power source; in fig. 2 is a functional diagram of a variant of a power source at a variable input voltage; in fig. 3 and 4 is the same, with a cell structure; in fig. 5 is the same with the combination of conversion and voltage regulation. The stabilized power supply (Fig. 1 / contains a primary voltage regulator 1, the input of which is the input of the power supply, series-connected additional voltage converter 2, rectifier 3 and filter 4, also series-connected main voltage converter 5, rectifier 6, a filter 7 and a linear stabilizer 8. The output of which is the device output. The inputs of the main 5 and additional 2 voltage converters are connected in series and connected to the output of the primary regulator 1 voltage. The control input of the primary regulator 1 is connected to the input of the voltage converter 5. The output of the filter 4 is connected to the output of the device. With a variable input voltage of high frequency (Fig. 2} the primary voltage regulator is performed on a magnetic amplifier 9, and transformers 10 and 11, respectively, are used as voltage converters 2 and 5. With a constant input voltage and a cell structure of the converter (Fig. 31, a stabilized power source contains a primary key voltage regulator 12, a linear voltage regulator 8, the output of which is an output of the device, K converter cells 13, each of which contains a series-connected inverter 14, rectifier 3 and filter 4. Inputs of converter cells connected in series and connected to the output of the primary voltage regulator 12. The control input of the regulator 12 is connected to the input of the M-th converter cell13, with the output of which the input of the linear stabilizer 8 is connected. The outputs of the {M-1) -th converter cell 13 are connected in parallel and connected to the output of the device. Since cell 13, connected to stabilizer 8, requires a constant output voltage to compensate for the voltage drop on stabilizer 8, in order to unify the elemental base of the stabilized power source, the Mth and (M-1) -th converter cells

13 соедин ют последовательно и подключают к входу линейного стабилизатора 8 напр жени (фиг. 41 ..13 are connected in series and connected to the input of the linear voltage regulator 8 (Fig. 41 ..

При высоких входных напр жени х ключевой регул тор получаетс громоздким. Поэтому его совмещают с преобразовательными чейками. Этот вариант стабилизированного источника питани (фиг. 5) содержит М преобразовательных чеек 13, линейный стабилизатор 8 напр жени и широтно-импульсный модул тор 15. Входы преобразовательных чеек 13 соединены последовательно и подключены к входу устройства. Вход линейного стабилизатора 8 подключен к выходу М-й преобразовательной чейки 13, а выход вл етс выходом устройства. Выходы {М-11 -и преобразовательной чейки 13 соединены параллельно и подключены к выходу устройства. Управл ющие входы инверторов 14(м-1)-ой преобразовательной чейки 13 соединены через широтноимпульсный модул тор 15 с управл ющим выходом инвертора 14 М-й преобразовательной чейки 13. Управл ющий вход модул тора 15 соединен с входом преобразовательной М-й чейки 13.At high input voltages, the key controller becomes cumbersome. Therefore, it is combined with converter cells. This variant of the stabilized power source (Fig. 5) contains M converter cells 13, a linear voltage regulator 8 and a pulse-width modulator 15. The inputs of the converter cells 13 are connected in series and connected to the input of the device. The input of the linear stabilizer 8 is connected to the output of the M th converter cell 13, and the output is the output of the device. The outputs {M-11 and conversion cells 13 are connected in parallel and connected to the output of the device. The control inputs of the inverters 14 (m-1) of the converter cell 13 are connected via a pulse-width modulator 15 to the control output of the inverter 14 of the M-th converter cell 13. The control input of the modulator 15 is connected to the input of the converter cell M th 13.

Стабилизированный источник питани (фиг. 1) работает следующим образом. The stabilized power source (Fig. 1) operates as follows.

Входное напр жение поступает на первичный регул тор 1. Его выходное напр жение распредел етс между входами основного 5 и дополнительного 2 преобразователей напр жени . Входные токи преобразователей 2 и 5 и выходные напр жени дополнительного фильтра 4 и линейного стабилизатора 8 напр жеки равны.The input voltage goes to the primary regulator 1. Its output voltage is distributed between the inputs of the main 5 and additional 2 voltage converters. The input currents of the converters 2 and 5 and the output voltages of the additional filter 4 and the linear regulator 8 are equal to the voltage.

Поэтому выходное напр жение регул тора 1 распредел етс на входах преобразователей 2 и 5 пропорционально их выходным напр жени и обратно пропорционально их коэффициентам передачи, а изменение падени напр жени на линейном ст.абилиэаторе 8 вызывает изменение входного напр жени преобразовател 5 того же знака. Первичный регул тор 1 настроен на поддержание Посто нным входного напр жени преобразовател 5. Поэтому, если по какойлибо причине выходное напр жение источника превышает номинальное,то регулирующий элемент линейного стабилизатора 8 начинает закрыватьс , возрастают падение напр жени на нем и входное напр жение преобразовател 5, уменьшаетс выходное напр жение регул тора 1 так, что входное напр жение преобразовател Therefore, the output voltage of the regulator 1 is distributed at the inputs of the converters 2 and 5 in proportion to their output voltage and inversely proportional to their transfer coefficients, and the change in voltage drop on the linear stabilizer 8 causes a change in the input voltage of the converter 5 of the same sign. Primary regulator 1 is set to maintain a constant input voltage of converter 5. Therefore, if for some reason the output voltage of the source exceeds the nominal, then the regulating element of the linear regulator 8 begins to close, the voltage drop across it increases, the output voltage of regulator 1 is reduced so that the input voltage of the converter

5 снова равно номинальному значению, следовательно уменьшаетс входное напр жение преобразовател 2, коэффициент передачи которого неизменен , и уменьшаетс до номинального значени выходное напр жение источника питани . Аналогичные процессы происход т при понижении выходного напр жени .5 is again equal to the nominal value, therefore, the input voltage of the converter 2 decreases, the transmission coefficient of which is unchanged, and the output voltage of the power source decreases to the nominal value. Similar processes occur when the output voltage decreases.

В виду того, что в предлагаемом In view of the fact that in the proposed

0 источнике питани через линейный стабилизатор 8 проходит только часть выходного тока, то его КПД выше, чем у известного. Измен соотношение коэффициентов передачи If the power source passes through the linear stabilizer 8 only a part of the output current, then its efficiency is higher than that of the known one. Change the ratio of transfer ratios

5 дополнительного 2 и основного 5 преобразователей напр жени , можно мен ть долю выходного тока, проход щую через линейный стабилизатор 8.5 additional 2 and main 5 voltage converters, it is possible to vary the fraction of the output current passing through the linear stabilizer 8.

Аналогично работают и варианты источника питани с переменным Similarly, power supply options with variable

0 входным напр жением {фиг. 21 и с чеечной стуктурой преобразовател напр жени (фиг. 3 и 4). Применение трансформаторов 10 и 11 в качестве преобразователей 2 и 5 напр жени 0 input voltage {FIG. 21 and with the cell structure of the voltage converter (FIGS. 3 and 4). Use of transformers 10 and 11 as voltage converters 2 and 5

5 и магнитного усилител 9 в качестве регулирующего элемента предварительного регул тора 1 при переменном входном напр жении повыш.енной частоты позвол ют при малых габаритах 5 and the magnetic amplifier 9 as a regulating element of the preliminary regulator 1 with a variable input voltage, the increased frequency is allowed at small dimensions

0 и высоком КПД получить и минимальный уровень создаваемых источником помех (фиг. 21 . Ячеечна структура преобразовател напр жени (фиг. 3) позвол ет выполн ть чейки низко5 вольтными (хот и высокопотенциальными ), что уменьшает габариты, массу и повышает надежность источника. Введение сдвига по фазе между моментами коммутации инверторов 14 преобразовательных чеек 13 снижает пуль0 сацию выходного напр жени источников .0 and high efficiency to obtain and the minimum level created by the source of interference (Fig. 21). The cell structure of the voltage converter (Fig. 3) allows cells to be low 5 volt (albeit high potential), which reduces the size, weight and increases the reliability of the source. Introduction A phase shift between the switching times of the inverters 14 of the converter cells 13 reduces the pulsation of the output voltage of the sources.

При совмещении преобразовани и первичного регулировани напр жени (фиг. 5), последнее осуществл етс When combining the transformation and the primary voltage regulation (Fig. 5), the latter is carried out

5 изменением коэффициента передачи преобразовательных чеек 13 за счет введени паузы при переключении инверторов 14 или между пачками импульсов , создаваемой широтно-импульс0 ным модул тором 15. Удлинение этой паузы уменьшает коэффициенты передачи чеек 13 и аналогично уменьшению коэффициента передачи первичного регул тора 1.5 by changing the transmission coefficient of the converter cells 13 by introducing a pause when switching inverters 14 or between bursts of pulses created by a pulse-width modulator 15. Extending this pause reduces the transmission coefficients of the cells 13 and similarly reducing the transmission coefficient of the primary controller 1.

5five

Предлагаемое изобретение повышает КПД стабилизированного источника питани при гальваническом разделе НИИ входных и выходных цепей, что позвол ет увеличить надежность, сни0 зить массу, габариты и энергопотребление этих и тчников.The present invention improves the efficiency of a stabilized power source with galvanic separation of the scientific research institute of input and output circuits, which allows to increase reliability, reduce mass, dimensions and power consumption of these and devices.

Claims

STABILIZED POWER SUPPLY, containing a primary voltage regulator with a control input, the input of which is the input · source, series-connected voltage converter, high-. a rectifier, a filter and a linear voltage regulator, the output of which is connected to the source output, characterized in that, in order to increase the efficiency and galvanic isolation of the input and output circuits, additional voltage converter, a rectifier and a filter are connected in series, the inputs of the main and additional voltage converters are connected in series and connected to the output of the primary voltage regulator, the control input of which is connected to the input of the main voltage converter voltage, and the output of the additional filter is connected to the output of the source.

Bbtx 'of FIG. 1