SU1418870A1 - Стабилизированный источник питани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к вторичным источ никам электропитани . Цель изобретени  - упрощение устройства, уменьшение его габаритов и снижение уровн  помех. Устройство состоит из полумостового инвертора с силовым трансформатором 6 и вьшр мителем 16 с фильтром . В цепь тока силовых транзисторов 4 и 5 включены первичные обмотки 8 и 9 корректирующих дросселей 10 и 11. Б цепь тока противофазных вторичных полуобмоток 14 и 15 силового трансформатора 6 включены вторичные обмотКи 12 и 13 корректирующих дросселей 10 и II. При этом из схемы устройства исключаютс  два выпр мительных диода, уменьшаютс  габариты корректирующих дросселей за счет возможности симметричного перемагничи- вани  сердечников дросселей и снижаетс  уровень помех, генерируемых источником , за счет улучшени  коммутационных процессов в вьтр мителе. Упрощение устройства достигаетс  также путем применени  одного разр дного резистора 26, общего дл  двух RCD - звеньев 20 и 21. 2 ил. 2 t (Л

Description

сх оо о

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитани  радиоэлектронной аппаратуры,

Цель изобретени  - упрощение устройства , уменьшение габаритов и снижение уровн  помех.

На фиг.1 представлена принципиальна  схема источника питани ; на фиг,2 - временные диаграммы, по сн ющие принцип источника работы.

Источник питани  содержит транзисторный полумостовой инвертор, выполненный на конденсаторах 1 и 2 емкост ного делител , подключенных к источнику 3 питани , силовых транзисторах

4и 5 и силовом трансформаторе 6, первична  обмотка 7 которого подключена между средней точкой емкостного дели тел  и точкой соединени  первичных обмоток 8 и 9 корректирующих дросселей 10 и 11, которые включены в цепь тока коллектора транзисторов 4 и 5, Вторичные обмотки 12 и 13 корректи- рующих дросселей 10 и И включены в цепь тока вторичных полуобмоток 14 и

15 соответственно, силового трансформатора 6, соединенных с вьшр митель- ными диодами 16, которые через выходной фильтр, состо щий из дроссел  17 и конденсатора 18, подключены к нагрузке 19, Между коллекторами и эмиттерами транзисторов 4 и 5 включены RCD-звень  20 и 21, состо щие из конденсаторов 22 и 23, диодов 24 и 25 и резистора 26, Между коллекторами и между эмиттерами транзисторов 4 и

5включены диоды 27 и 28 обратного тока,

Блок 29 управлени  транзисторным полумостовьгм инвертором включает интегратор 30, источник 31 опорного напр жени , компаратор 32, генератор 33 коротких импульсов, RS-триггер 34, распределитель 35 импульсов, усилитель 36 и 37 мощности и датчик ЗЯ напр жени  несимметрии. Дроссель 17 имеет дополнительную обмотку 39, Позици ми 40-50 обозначены диаграммы токов и напр жений схемы.

Источник питани  работает следующим образом.

Блок 29 управлени  вырабатывает модулированные по ширине импульсы тока, поступающие от усилителей 36 и 37 мощности в эмиттер-базовые цепи силовых транзисторов 4 и 5 полумостового инвертора. Положительные

5

0 5

о

Q

5

5

0

5

импульсы тока базы транзисторов вызывают по вление тока коллектора транзисторов 4 и 5 (фиг,2, диаграммы 40 и 41 соответственно).

Ток коллектора транзистора 4 замыкаетс  по контуру: положительный вывод источника 3 питани , коллектор- эмиттер транзистора 4, первична  обмотка 8 корректирующего дроссел  К), первична  обмотка 7 силового трансформатора 6, средн   точка конденса- торов 1 и 2, отрицательный вывод источника 3, Ток коллектора транзистора 3 течет от положительного вывода источника 3, через среднюю точку конденсаторов 1 и 2, обмотку 7 трансформатора 6, первичную обмотку 9 корректирующего дроссел  1I, коллектор- эмиттер транзистора 5, отрицательный вывод источника 3,

Кроме этого, в токе транзистора 4 присутствует составл юща  тока зар да корректирующего конденсатора 23 корректирующей RCD-цепочки транзистора 5 (фиг,2, диаграмма 46 напр жени  на конденсаторе 23), Этот ток при открытом транзисторе 4, например , в промежутке времени t - t протекает по обмоткам 8 и 9 корректирующих дросселей 10 и 11, диоду 25 и конденсатору 23 и вызывает выброс на переднем фронте тока коллектора (фиг,2, диаграмма 42) и импульс тока в обмотке 9 дроссел  1I при закрытом транзисторе 5 (фиг,2, диаграмма 43), В токе открытого транзистора 5, например , в промежутке времени t - tj присутствует составл юща  тока зар да корректирующего конденсатора 22 RCD-цепочки транзистора 4 (фиг,2, диаграмма 47 напр жени  на конденсаторе 22),

Величина выбросов тока коллектора транзисторов 4 и 5, обусловленна  зар дом конденсаторов 22 и 23, ограничиваетс  индуктив1 остью первичных обмоток дросселей 10 и 11, вход щей в цепи зар да конденсаторов 22 и 23. Вторичные обмотки 12 и 13 дросселей 10 и 11 включены в цепь тока вторичных полуобмоток 14 и 15 силового трансформатора 6, При этом первичные и вторичные обмотки каждого дроссел  включены в противоположные фазы преобразовател . Поэтому ток первичной обмотки дросселей намагничивает сердечник в одну сторону (фиг,2, граммы 42 и 43 токов первичных об 1418870

моток 8 и 9), а ток вторичных обмоток размагничивает сердечник и пере- магничивает его в другую сторону, вывод  накопленную в дросселе энер- g гию в нагрузку (фиг,2, диаграммы 44 и 45 тока соответственно вторичных бмоток 12 и 13 дросселей 10 и П). Правильным выбором коэффициента трансформации между первичной и вто- 10 ричной обмотками корректирующих дросселей можно добитьс  практически симметричного режима перемагничивани  сердечников дросселей, В первом

званное протеканием тока по перви ной обмотке 7 трансформатора 6,

В источнике питани  устранены короткие замыкани  вторичной обмо ки трансформатора в моменты комму ции диодов вьтр мител , обычно им щие место ввиду, конечного времени восстановлени  обратного сопротив ни  выпр мительных диодов. Рассмо

рим момент времени tj

Нарастан

тока коллектора транзистора 5 (фи диаграмма 41) происходит не много но. За счет индуктивности первичн

приближении (без учета пол  рА се ни  15 обмотки 9 дроссел  11 происходит

и токов зар да конденсаторов 22 и 23) коэффициент трансформации между первичной и вторичной обмотками корректирующих дросселей надо выбирать равным коэффициенту трансформации сило- 20 вого трансформатора. При этом размах индукции в сердечниках дросселей увеличиваетс  пр сравнению с известным источником не менее чем в два раза, что позвол ет существенно уменьшить габариты дросселей,

25

задержка нарастани  тока коллекто что вызывает задержку нарастани  пр жени  на вторичных обмотках 14 лового трансформатора 6, Напр жен на вторичной обмотке 13 дроссел  по вл етс  практически мгновенно, что приводит к переходу тока нагр ки из фазы, в которую включена вт рична  обмотка 13 дроссел  11, в зу, в которую вход т вторичные о мотки 14 силового трансформатора Поэтому к моменту времени, когда вл етс  напр жение на обмотках 14 ток в диодах 16, соединенных с об

Включение вторичных обмоток 12 и 13 корректирующих дросселей 10 и 11 последовательно в противофазные цепи вторичных обмоток силового трансформатора облегчает режим коммутации выпр мительных диодом 16. Рассмотрим, например, момент времени t , когда включаетс  транзистор 5 и по вл етс  ток коллектора (фиг.2, диаграмма 41) и ток в первичной обмотке 9 корректирующего дроссел  11 (фиг.2, диаграмма 43}. До этого момента в промежутке времени t - t тока протекает по вторичной обмотке 13 дроссел  11 (фиг.2, диаграмма 45) за счет напр жени  на вторичных обмотках 15 силового трансформатора 6 в интервале te - t

) и за счет напр жени  самоин- дукции дроссел  17 в интервале t, - ti , По вление тока транзистора 5 при водит к по влению ЭДС на вторичной обмотке 13 дроссел  11, направленной встречно ЭДС самоиндукции дроссел  17 и прекращению тока через выпр мительные диоды 16 данной фазы вьшр мите- лй (фиг.2, диаграмма 45), Весь ток дроссел  17 переходит в другую фазу, в которую йключена вторична  обмотка 12 дроссел  10 (фиг,2, диаграм- г ма 44), Этому способствует по вл ющеес  на вторичных обмотках 14 силового трансформатора 6 напр жение, вы

званное протеканием тока по первичной обмотке 7 трансформатора 6,

В источнике питани  устранены короткие замыкани  вторичной обмотки трансформатора в моменты коммутации диодов вьтр мител , обычно имеющие место ввиду, конечного времени восстановлени  обратного сопротивлени  выпр мительных диодов. Рассмотрим момент времени tj

Нарастание

тока коллектора транзистора 5 (фиг.2, диаграмма 41) происходит не многовен- но. За счет индуктивности первичной

обмотки 9 дроссел  11 происходит

задержка нарастани  тока коллектора, что вызывает задержку нарастани  напр жени  на вторичных обмотках 14 силового трансформатора 6, Напр жение на вторичной обмотке 13 дроссел .11 по вл етс  практически мгновенно, что приводит к переходу тока нагрузки из фазы, в которую включена рична  обмотка 13 дроссел  11, в фазу , в которую вход т вторичные обмотки 14 силового трансформатора, Поэтому к моменту времени, когда по вл етс  напр жение на обмотках 14, ток в диодах 16, соединенных с обмотками 15, успевает упасть до иул , а диоды выпр мител  успевают восстановить обратное сопротивление. Таким образом, дроссели 10 и 11  вл ютс  элементами, облегчающими коммутацию

выпр мительных диодов, предотвраща  короткие замыкани  вторичных обмоток в моменты восстановлени  обратного сопротивлени  вьтр мительных дио.-г дов.

Упрощение источника по сравнению с известным достигаетс  применением одного разр дного резистора 26, общего дл  двух RCD-звеньев 22,24 и 23,25, вместо двух резисторов. Напр жение на разр дном резисторе 26 показано на диаграмме 48 (фиг,2).

Напр жение на обмотках трансформатора 6 показано на диаграмме 49 (фиг,2), Узкие импульсы напр жени  соответствуют моментам выключени  силовых транзисторов, когда включаютс  в работу диоды 27 и 28 обратного тока. При выключении транзистора 4 за счет ЭДС самоиндукции дроссел  10 ток в нем продолжает протекать по цепи: отрицательный вывод источника 3, диод 28, обмотка 8 дроссел  10, обмотка 7 трансформатора 6, средн   точка конденсаторов I и 2, зар жа 

5

конденсатор 2, При выключении транзистора 5 ток в обмотке 9 дроссел  1 продолжает протекать за счет ЭДС ; самоиндукции по цепи: средн   точка конденсаторов 1 и 2, обмотка 7 трансформатора 6, обмотка 9 дроссел  И, диод 27, положительный вывод источника 3, зар жа  конденсатор 1.

Напр жение обратной сй зн дл  системы стабилизации выходного напр жени  снимаетс  с дополнительной обмотки дроссел  17, имеющей такое же число витков, как у основных обмоток и одним концом соединенной с нагрузкой. Напр жение на другом конце обмотки в точке 39 (фиг.2, диаграмма 50) поступает на интегратор 30 блока 29 управ лени . Последний регулирует ширину импульсов тока коллектора транзисторов 4 и 5 так, чтобы среднее значение напр жени  в точке 39 быпо посто нным , чем обеспечиваетс  посто нна  величина выходного напр жени .

В напр жении точки 39 учитываютс  падени  напр жени  на всех элементах источника, включа  падение напр жени  на омическом сопротивлении обмоток дроссел  17, поэтому жесткость внешней характеристики предлагаемого источника пи+ани  определ етс  только точностью блока 29 управлени  и не зависит от параметров дросселей 10 и П.

Таким образом, упрощаетс  устройство за счет исключени  двух выпр мительных диодов и одного резистора и упрощени  конструкции сглаживающего дроссел . Уменьшены габариты за счет уменьшени  габаритов корректирующих дросселей.

Кроме того, повьппаетс  КПД источника питани  за счет более эффективного вывода энергии, накапливаемой в кор ектирующих дроссел х в моменты;

06

Claims (1)

1. включени  силовых транзисторов. Уменьшен уровень генерируемых помех за счет облегчени  процессов коммута- ции вьшр мительиых диодов и предот- врап1ени  коротких импульсов тока вторичных обмоток, которые могут возникать ввиду конечного времени восстановлени  обратного сопротивлени  выпр мительных диодов. I Формула изобретени 

   Стабилизированный источник питани , содержащий транзисторный полумостовой инвертор напр жени  с силовым трансформатором, к вторичным полуобмоткам которого подключены двухполупериодный выпр митель и

   LC-фильтр, блок управлени  с шмротно- импульсной модул цией, гальваничес- ки разв занные выходы которого соединены с управл ющими входами транзисторов , RCD-звень , последовательно соединенные конденсаторы и диоды которых шунтируют во встречном направлении силовую цепь каждого транзистора инвертора напр жени , последовательно с которым включены

   корректирующие дроссели, отличающийс  тем, что, с целью упрощени , уменьшени ) габаритов и снижени  уровн  помех, введены вторичные обмотки корректирующих дросселей, которые включены согласно последовательно с вторичными полуобмотками силового трансформатора, а первичные обмотки корректирующих дросселей соединены встречно последовательно,

   обща  точка соединени  подключена к началу первичной обмотки силового трансформатора, причем общие точки диодов и конденсаторов упом нутых RCD-звеньев соединены объединенным

   резистором.

   50

   Редактор В.Петраш

   Фиг. 2

   Составитель Н.Цишевска 

   Техред М.Ходанич Корректор М.Демчик