SU961069A1 - Стабилизированный источник электропитани - Google Patents

Description

(54; СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  электропитани  радиоэлектронной аппаратуры от сети переменного тока.

Известен источник питани , содержащий подключенный к входным выводам выпр митель с фильтром, соединенный с задающим генератором и конвертором , вход которого св зан через широтно-импульсный модул тор с задающим генератором, а выход - с нагрузкой непосредственно и через резистивный делитель напр жени  - с пассивным двухполюсником и одним входом усилител  посто нного тока, другой вход которого соединен с узлом эталонного напр жени , выход-с входом широтно-импульсного модул тора, а цепи питани  - с вспомогательным узлом питани  l .

Недостатком известного источника питани   вл етс  непосредственное подключение конвертора к высоковольтному посто нному .напр жению, получаемому на выходе сетевого выпр мител  с фильтром, в результате чего при использовании промышленной сети пере менного тока напр жением 220 В на коллекторных переходах силовых транзисторов конвертора действует импульсное напр жение, превышающее предельно допустимое значение ко.ллекторного напр жени  дл  существующих типов транзисторов, что обуславливает необходимость использовани  сложных схем включени  транзисторов (мостовое, последовательно и др.), снижает надежность работы, увеличивает потери мощности источника пита10 ни , его габариты и массу.

Кроме того, на выходе выпр мител  в конверторе действует широтномодулированный импульсный сигнал и дл  получени  на выходе конвертора по15 сто нного напр жени  с требуемым уровнем пульсаций необходимо использовать интегрирующий С-фильтр, что приводит к дополнительному увеличению габаритов и массы источника.

20

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  источник электропитани  посто нньич стабилизированным напр жением, содержащий входной выпр митель с

25 фильтром, к выходу которого подключен импульсиЬй стабилизатор с ДС-фильтром, выход которого подключен к блоку сравнени  и управлени , преобразователю напр жени  с задаю30 щим генератором, цепи защиты с реаксационным генератором и усилитею мощности, вход которого св зан с преобразователем напр жени , а выходы подключены через выходной выпр митель с фильтром к. нагрузке, а через вспомогательный выпр митель непосредственно к блоку дл  сравнени  и управлени  З.

В известном стабилизированном источнике питание усилител  мощности осуществл етс  пониженным напр жением , получаемым на выходе импульсного стабилизатора, при этом снижаетс  величина напр жени , действующего на коллекторах силовых транзисторов усилител  мощности и достигаетс  оптимальный режим их использовани  по току и напр жению, а пр моугольна  форма напр жени  на обмотках трансформатора позвол ет уменьшить габариты фильтра на выходе источника .

Недостатком известного стабилизированного источника питани   вл етс  низка  надежность его работы из-за повышенного импульсного напр жени , действующего на коллекторном переходе ключевого транзистора импульсного стабилизатора последовательного типа , величина которого равна величине напр жени  на выходе мостового выпр мител  с фильтром, составл ет 300-400 В при питании отпромышленной сети напр жением 220 В и приблиХ-аетс  к предельно допустимой дл  существующих типов мощных высокочастотных импульсных транзисторов.

Кроме того, потери мощности в момент переключени , пропорциональные величине коммутируемого напр жени  и тока, в-известном источнике также завершены, что снижает коэффициент использовани  ключевого транзистора по мощности и показатель его надежности, а также снижает КПД стабилизированного источника электропитани .

Кроме того, в известном устройстве схема защиты от перегрузок и импульсного стабилизатора с блоком сравнени  и управлени  достаточно сложны, а габариты дроссел  1С фильт ра завышены из-за н-аличи  протекающей через него посто нной составл ющей тока.

оЦель изобретени  - повышение надеж ости работы устройства путем сни1ени  экстремальных токов и напр жений , воздействующих на ключевой транзистор, при одновременном упроще НИИ схемы источника и .снижени  габаритов дроссел .

Поставленна  цель достигаетс  тем что в стабилизированном источнике электропитани , содержащем мостовой диодный выпр митель, диагональ переменного тока которого подключена к выводам дл  подключени  источника

переменного тока, а диагональ посто нного тока подключена к первому конденсат.ору фильтра, цепь из последовательно соединенных стабилитрона и резистора, первым выводом соединенную с первым выводом первого коваденсатора фильтра, дроссель фидьтра, ключевой элемент, включенные параллельно выходным выводам источника электропитани  второй конденсатор фильтра, первым выводом подключенный к управл ющему входу з.адающего. генератора и усилитель мощности, основной выход которого через выпр митель и фильтр соединен с выходными выводами источника электропитани , вспомогательный выход подключен к входу вспомогательного выпр мител , а управл ющие входы св заны с выходами задающего генератора, ключевой элемент выполнен на транзисторах по мостовой схеме, диагональ посто нного тока которого защунтирована цепью из последовательно соединенных стабилитрона и резистора, в диагональ переменного тока включен дроссель фильтра, а управл ющие входы транзисторов через введенные резисторы подключены к соответствующим дополнительно введенным выходам усилител  мощности, входом питани  подключенного к второму выводу первого конденсатора фильтра,управл ющими входами подключенного непосредственно к выходам.задающего генератора, вспомогательный выпр митель выходом подключен к дополнительному входу питани  задающего генератора, дополнительный вход управлени  которого соединен с первым-выводом первого конденсатора фильтра, второйконденсатор фильтра первым выводом подключен к второму выводу цепи из последовательно соединенных стабилитрона и резистора, а вторым выводом - к входу питани  усилител  мощности.

На чертеже изображена функциональна  схема стабилизированного источника электропитани .

Claims (2)

1. Стабилизированный источник электропитани  содержит диодный мост 1, диагональ переменного тока которого подключена к источнику 2 переменного тока, а диагональ посто нного тока подключена к первому конденсатору 3 фильтра,первый вывод которого св зан с первыми выводами второго конденсатора 4 фильтра, задающего генератора 5 и усилител  6 мощности, а второй непосредственно с входом управлени  задающего генератора 5, а через диагональ посто нного тока мостового ключевого элемента 7 на четырех тран зисторах 8 - с вторыми выводами второго конденсатора 4 фильтра, задающе го генератора 5 и усилител  б мощное ти, основной выход которого через выпр митель-9 с фильтром подключен к нагрузке 10, вспомогательный выхо через вспомогательный выпр митель 1 с вспомогательным входом питани  за дающего генератора 5, а дополнитель ными выходами через резисторы 12 с соответствующими базами транзисто ров 8 ключевого мостового элемента 7,в диагональ переменного тока KOII рого включен дроссель 13, а диагонал посто нного тока зашунтирована допол нительно стабилитроном 14 с последо вательно включенным резистором 15. В ходы задающего генератора 5 подключен к входам усилител  б мощности. Стабилизированный источник элект ропитани  работает следующим образом . При включении источника 2 перемен ного тока первый конденсатор 3 филь ра через диодный мост 1 зар жаетс  выпр мленным пульсирующим напр жением (током). Все транзисторы 8 ключе вого элемента 7 закрыты. Когда напр жение на конденсаторе 3 достигает величины напр жени  стабилизации ста билитрона 14, последний открываетс  и через него и ограничительный резис тор 15 осуществл етс  зар д второго конденсатора 4 фильтра. После того, как напр жение на конденсаторе 4 достигает значени  достаточного дл  самовозбуждени  задающего генератора 5, последний выдает сигнал на усилитель б мощности, при этом начинают поочередно попарно переключатьс  транзисторы 8 ключевого элемента 7, обеспечива  протекание тока через дроссель 13 в том или ином направлеI . . Сопротивление ключевого элемента 7 уменьшаетс  и дальнейший зар д конденсатора 4 осуществл етс  через диагональ посто нного тока транзисторного моста, при этом напр жение на указанной диагонали становитс  ниже напр жени  стабилизации стабилитрона 14 и он выключаетс . Ток в дросселе 13 измен ет свое направление по треугольному закону в такт с частотой переключени  транзисторов 8.При этом амплитудное значение его пр мо пропорционально величине приложенного к нему напр жени  и дли тельности включени  в одном направлении (половине периода переключени  и обратно пропорционально величине его индуктивности. с ростом напр жени  на шинах пита ни  задающего генератора 5 частота генерации его возрастает, при этом среднее значение тока, протекающего через ключевой элемент, уменьшаетс  Когда среднее значение тока протекающего через ключевой элемент 7, ст новитс  равным току,.отбираемому уси лителем 6 мощности, нарастание напр жени  на конденсаторе 4 прекращаетс , процесс останавливаетс . Параметры задающего генератора 5 и величина индуктивности дроссел  13 в зависимости от величины нагрузки и напр жени  сети выбираютс  таким образом, чтобы максимальное значение напр жени  на транзисторах усилител  мощности и транзисторах ключевого элемента были равными, тогда его величина составит примерно 2/3 от величины напр жени  на первом конденсаторе фильтра дл  приведенной схемы включени  усилител  мощности и поло- . вину его дл  мостовой схемы включени  транзисторов, усилител  мощности. При питании источника.от промышленной сети переменного тока напр жением 220В t 10-15% напр жение на коллекторах транзисторов лежит впределах 200-250 В и составл ет 50-70% . предельно допустимого коллекторного напр жени  мощных высоковоль,тных мезапланарных п-р-п-транзисторов, выпускаемых промышленностью, что  вл етс  наиболее оптимальным с точки зрени  обеспечени  их надежной работы. Величина напр жени  стабилизации стабилитрона 14 выбираетс  несколько большей, чем максимально возможное напр жение, возникающее на ключевом элементе в установившемс  режиме, этом достигаетс  его надежное отключение после окончани  процесса запуска устройства. В момент пуска устройства питание задающего генератора осуществл етс  по основной цепи питани  через стабилитрон 14 и ограничительный резистор 15, величина сопротивлени  которого не велика и обеспечивает протекание тока, необходимого дл  устойчивого запуска задающего генератора . После того,как напр жение на ч . вспомогательном выходе усилител  6 мощности и выходе вспомогательного выпр мител  11 превысит величину напр жени  питани  по цепи пуска, последн   отключаетс  и задающий генератор переходит на режим питани  от вспомогательного выпр мител , что позвол ет снизить потери мощности, расходуемой на раскачку усилител  б мощности. По входу управлени  задающего генератора 5 .производитс  коррекци  частоты генерации в зависимости от изменени  напр жени  на входе источника, что позвол ет измен ть среднее сопротивление ключевого элемента и повысить стабильность .выходного напр жени . Дл  повышени  стабильности выходного напр жени , в зависимости от величины нагрузки в источнике, аналогичным образом может быть зве.цена коррекци  частоты генерации задающего генератора 5 путем сравнени  напр жени  на конденсаторе 4 иливыходе вспомогательного выпр мител  с эталонным. Когда сопротивление на- . грузки существенно уменьшитс , проис ходит резкое падение напр жени  на конденсаторе 4, а частота задающего генератора становитс  минимально возможной длд .выбранной схемы генера тора, при этом сопротивление ключевого элемента 7 устанавливаетс  на заданном минимальном уровне и нарастание потребл емого тока прекращаетс . , При дальнейшем уменьшении сопротивлени  нагрузки или коротком замыкании в ее цепи генераци  срываетс , ключевой элемент размыкаетс  и осуществл  тс  запитка задающего генера тора по цепи стабилитрона 14 и ограничительного резистора 15. Устройств переходит в режим периодических проб ных включений до устранени  замыкани  в цепи нагрузки. Так как в источ нике направление тока через дроссель фильтра 13 периодически мен етс  со скважностью, равной двум, то величина посто нной составл ющей, протекаю щей через него, равна нулю, подмагни чивание сердечника не наблюдаетс , что позвол ет не менее, чем в два раза уменьшить его габаритные размеры по сравнению с известным. Кроме того, уменьшение в 1,5 раза в предложенном устройстве, по , сравнению с известным, напр жени  на коллекторных переходах силовых транзисторов позвол ет снизить примерно в два раза величину мощности рассеивани  на каждом из них, что, помимо облегчени  режима работы, позвол ет повысить КПД источника, а отсутствие в нем блока управлени  ключевым стабилизатором и упрощение схемы защиты упрощает устройство в целом. Формула изобретени  Стабилизированный источник электропитани , содержащий мостовой диодный выпр митель, диагональ переменно го Toka которого подключена к выводам дл  подключени  источника переменного тока, а диагональ посто нного тока подключена к первому конденсато ру фильтра, цепь из последовательно соединенных стабилитрона и резистора , первым выводом соединенную с первым выводом первого конденсатора фильтра, дроссель фильтра, ключевой элемент, подключенные параллельно выходным выводам источника электропитани , второй конденсатор фильтра , первым выводом подключенный к управл ющему входу задающего генератора и усилитель мощности, основной выход которого через выпр митель и фильтр соединен с выходными выводами источника электропитани , вспомогательный выход подключен к входу вспомогательного выпр мител , а управл ющие входы св заны с выходами задающего генератора, о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью повышени  надежности работы устройства путем снижени  экстремальных токов и напр жений, воздействующих на ключевой транзистор, при одновременном упрощении схемы источника электропитани  и снижени  габаритов дроссел , ключевой элемент выполнен на транзисторах по мостовой схеме, диагональ посто нного тока которого зашунтирована цепью из последовательно соединенного стабилитрона и резистора, в диагональ Переменного тока включен дроссель фильтра, а управл ющие входы транзисторов через введенные резисторы подключены к соответствующим дополнительно введенньлм выходам усилител  мощности, входом питани  подключенного к второму выводу первого конденсатора фильтра, управл ющими входами подключенного непосредственно к выходам задающего генератора , вспомогательный выпр митель выходом подключен к дополнительному входу питани  задающего генератора, дополнительный вход управлени  которого соединён с первым выводом первого конденсатора фильтра, второй конденсатор фильтра первым выводом подключен к второму выводу цепи из последовательно соединенных стабилитрона и резистора, а вторым выводом к входу питани  усилител  мощности. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №609115, кл. Q 05 F 1/64, 1976.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 597055, кл. Н 02 М 3/335, 1976.

   .4.i|

   i

   Ю

   У