Стабилизированный источник питания

 

Изобретение относится к злектротехнике и может быть использовано в источниках питания злектронной и вычислительной аппаратуры. Цель изобретения - повышение надежности и КПД путем снижения потерь в злементах устройства. Источник питания содержит полумостовой транзисторной инвертор с транзисторами 1, 2, трансформатором возбуждения 4, промежуточными трансформаторами 24.25, силовым трансформатором питания 3 и злементами компенсации 21.26,27, а также магнитный модулятор на дросселях насыщения 12, 13, в который введены датчики тока на токовых трансформаторах 28, 29. Промежуточные трансформаторы 24, 25 в совокупности с другими злементами схемы обеспечивают выравнивание полупериодов выходного напряжения инвертора, а обратная связь на базе токовых трансформаторов 28. 29 снижает'пульсации выходного постоянного напряжения. 2 ил.'| « I у

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4606404/07 (22) 22.11.88 (46) 15.02.92. Бюл. М 6 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) А.М.Агизим и Л.Е.Добродняк (53) 621.314.58(088.8) (56) Вересов Г.П., Смуряков Ю.Л. Стабилизированные источники питания радиоаппаратуры. — M...Ýíåðãèÿ, 1978, с.128, 137,Розенблат M.À. Магнетоника. — М.: Наука, 1967, с.143. р.61. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК

ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках питания электронной и вычислительной аппаратуры. Цель изобретения — повышеИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано 8 источниках питания электронной и вычислительной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение надежности и КПД путем снижения. потерь в элементах устройства.

На фиг,1 представлена схема стабили,зированного источника питания; на фиг.2— временные диаграммы напряжений, устройства.

Устройство содержит полумостовой транзисторный инвертор на транзисторах 1, 2, трансформатор питания 3, трансформатор возбуждения 4, резистор обратной связи 5, конденсаторы 6, 7 делителя, клеммы 8, „„."ЖÄÄ 1713044 А1 ние надежности и КПД путем снижения потерь в элементах устройства. Источник питания содержит полумостовой транзисторный инвертор с транзисторами

1, 2, трансформатором возбуждения 4, промежуточными трансформаторами 24, 25, силовым трансформатором питания 3 и элементами компенсации 21. 26, 27, а также магнитный модулятор на дросселях насыщения 12, 13, в который введены датчики тока на токовых трансформаторах 28; 29.

Промежуточные трансформаторы 24, 25 в совокупности с другими элементами схемы обеспечивают выравнивание полупериодов выходного напряжения инвертора. а обратная связь на базе токовых трансформаторов, 28, 29 снижает пульсации выходного посто- Я янного напряжения. 2 ил.

9 питания преобразователя, диоды 10, 11 магнитного модулятора, дроссели 12, 13 на- (л) сыщения, выходной фильтр 14, устройство

15 управления магнитным модулятором, вы- ф, ходные выводы 16, 17 устройства, клемму 18 питания устройства управления магнитным модулятором, диоды.19, 20 режима, потенциометр 21 компенсации, разрядные диоды

22, 23, промежуточные трансформаторы 24, 25, диоды компенсации 26, 27, токовые трансформаторы 28, 29. диоды обратной связи 30, 31.

На фиг.2 приведены следующие временные диаграммы: фиг.2а — напряжение на общей точке ключей: (t0 — t2) — открыт и насыщен транзи1713044 стор 1, (1г — И) — открыт и насыщен транзистор 2; фиг,2б — напряжение нэ обмотке возбуждения трансформатора питания 3; фиг.2в — падение напряжения на резисторе обратной связи 5; фиг.2г — напряжение на база-эмиттерном переходе транзистора 1: (to — lQ) — транзистор 1 насыщен. (1г — с4) — разряд индуктивности трансформатора 24 через диод 22, транзистор 1 обесточен; фиг.2д — напряжение на база-змиттерном переходе транзистора 2: (t2 — t4) — транЗИСтОр 2 НаСЫщЕН, (т1 — В) — раэряд индуктивности трансформатора 25 через диод 23, транзистор 2 обесточен; фиг.2е — напряжение на емкостном делителе 6 и 7: (to — tz) — заряд емкостного делителя через обмотку трансформатора питания 3 и через открытый транзистор 1, (1г — tj) — разряд емкостного делителя 6 и 7 через обмотку трансформатора питания 3 и через открытый транзистор 2; фиг.2ж — (t1 — tz) — сердечник модулятора

12 насыщен, ток с выходн "й обмотки и трансформатора питания 3 через фильтр 14 поступает в нагрузку- рабочий полупериод, (1г — тз) — разряд индуктивности модулятора

12 через открытый диод 10; фиг.2З -(tp — t1) — разряд индуктивнОСти модулятора 13, (t1 — tz) — достижение сердечником модулятора индукции, определяемой ампервитками обмотки управления; фиг.2и — напряжение на входе выходного фильтра 14; фиг.2к — напряжение на выходе устройства, Работу преобразователя рассмотрим в установившемся режиме питания преобразователя и постоянной нагрузке стабилизатора на основе магнитного модулятора, Обязательным условием нормального функционирования устройства является ненасыщенный режим всех сердечников, эа исключением двухполупериодного магнитного модулятора. Работа промежуточных трансформаторов имеет некоторое сходство с работой магнитных модуляторов с самонасыщением.

Предположим, на первичной обмотке трансформатора питания 3 появилась ступенька напряжений (фиг.2а, to), тогда появится напряжение и на обмотке возбуждения (фиг.2,0 to), на выходной и входной обмотках трансформатора возбуждения 4. Диод 19 через некоторое время

t8Kn. откроется., далее откроется и войдет в насыщение транзистор 1 (фиг.2г, to), за счет тока базы транзистора 1 образуется падение напряжения на резисторе 5(фиг.2в, tp), 5

Ф эа счет тока первичной обмотки трансформатора 3 начнет подзаряжаться конденсаторный делитель 6, 7 (фиг.2е, to — tz).

Один полупериод работы преобразователя во втором трансформаторе возбуждения 24 — рабочий полупериод, при этом сигнал с выхода обмотки возбуждения трансформатора питания 3 обеспечивает направление тока, необходимое для поддержания транзистора 1 в открытом состоянии, в зто время в третьем. трансформаторе возбуждения 25 — управляющий полупериод. В рабочие полупериоды диоды 19 и 20 открыты, а в управляющие полупериоды индуктивности трансформаторов 24 и 25 разряжаются через диоды 22 и 23.

В момент времени (фиг.2г) t11 импульс прекратился бы, однако транзистор 1 находится еще некоторое время в насыщении за счет рассасывания избыточного заряда неосновных носителей из базы транзистора 1, Когда закончится процесс рассасывания. транзистор 1 выйдет из насыщения в активный режим, сопротивление перехода эмиттер-коллектор увеличится до прекращения тока коллектора, что в силу самоиндукции приводит к быстрому перезаряду паразитных емкостей вплоть до изменения полярности напряжения на первичной обмотке трансформатора питания 3. что означает смену знака производной магнитного потока и что, в конечном итоге, приводит к изменению направления магнитного потока (фиг.2а, тг).

Для трансформатора возбуждения 24 наступит управляющий полупериод, а для трансформатора 25 — рабочий. Диод 19 закроется, так как откроется диод 22. через который начнет разряжаться индуктивность трансформатора 24, а через открытый диод

20 ток обмотки возбуждения трансформатора питания 3 поступае в базу транзистора

2, открывает его, вводит в насыщение и т.д. — процесс повторяется (фиг.2г, тг), В первом приближении, процесс выравнивания длительностей полупериодов свОдится к изменению величин токов, протекающих в разные полупериоды в обмотках компенсации. В свою очередь, величины токов обмоток компенсации зависят и от сопротивлений частей потенциометрэ компенсации 21, на которыс он делится подвижным электродом, Возможность выравнивания полупериодов работы преобразователя не исключает неравномерной нагрузки ключей преобразователя за счет разброса параметров магнитных элементов и диодов модулятора. Это приводит к росту пульсаций выходного напряжения либо к росту массогэбаритних ïo1713044 каззтелей выходных сглаживающих фильтров. Однако, обратная связь по входному току рабочих обмоток модуляторов препятствует росту пульсаций выходного напряжения. Действительно. в соответствующих 5 рабочих обмотках токовых трансформаторов 28 и 29 токи в полупериодах равны токам в рабочих обмотках модуляторов 12 и

13. з напряжения в выходных обмотках токовых трансформаторов пропорциональны 10 токам рабочих обмоток. В управляющей обмотке модулятора протекает средний ток, пропорциональный разнице опорного и выходного напряжений стабилизатора, а, кроме того, в управляющей обмотке 15 модулятора протекает пульсирующий ток, среднее значение которого за полупериод обратно пропорционально току рабочей обмотки магнитного модулятора.

Например, через диод 10 и рабочую об-,20 мотку сердечника 12 протекает больший средний ток за период, чем через диод 11 и рабочую обмотку сердечника 13. Следовательно, в управляющей обмотке модулятора в рабочий полупериод.модулятора 12 будет 25 протекать ток управления меньший, чем в рабочий полупериод модулягора 13, что, в конечном итоге, выровняет токи нагрузки в разные полуиериоды, сведет к минимуму нессимметрию нагрузки преобразователя. 30

Высокий.КПД устройства является следствием уменьшения потерь в транзисторах и моточных изделиях, что, в свою очередь, повышает надежность устройства. Отсутствие подбора пар транзисторов для преобра- 35 зователей повышает технологичность производства и ремонтоспособность аппаратуры; Устройство не требует защиты от коротких замыканий на выходе, это обеспечивает высокую. надежность не только пред- 40 лагаемому устройству, но и аппаратуре, которую они питают, Формула изобретения

Стабилизированный источник питания, 45 содержащий полумостовой транзисторный инвертор с силовым трансформатором, выходная обмотка которого через стабилизатор на базе магнитного модулятора с внутренней обратной связью и выходной фильтр подключена к выходным выводам устройства, магнитный модулятор включает в себя два диода, два дросселя насыщения с обмотками рабочей и управления, причем обмотки управления соединены последовательно и подключены к выходу устройства управления магнитным модулятором. первый вход которого подключен к выходным выводам устройства, а обмотка возбуждения силового трансформатора через.резистор обратной связи подключена к первичной обмотке трансформатора возбуждения. связанного с управляющими переходами транзисторов инвертора, о т л и ча ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД путем снижения потерь в элементах устройства, введены два промежуточных трансформатора с обмотками первичной, выходной и компенсационной, два диода режима„два разрядных диода, потенциометр компенсации, два диода компенсации, два токовых трансформатора, два диода обратной связи, причем к выходной обмотке трансформатора возбуждения подключены через соответствующий диод режима шунтироаанная разрядным диодом первичная обмотка каждого промежуточноготрансформатора, выходная обмотка которых подключена к управляющему переходу одного из транзисторов инвертора, а также встречно-последовательно включенные обмотки компенсации через потенциометр компенсацйи, в цепь крайних выводов кото-. рого включены встречно направленные диоды компенсации, при этом в цепь каждой рабочей обмотки, магнитного модулятора включен соответствующий токовый трансформатор, вторичные обмотки которых через двухполупериодный выпрямитель на диодах обратной связи подключены ко второму входу устройства управления магнитным модулятором.

1713044

Фиг. / R5 д лг г

Усу

Ж дк и, 3

Фиг.2

Составитель И.Войтович

Редактор H.Êàìåíñêàÿ - Техред М.Моргентал Корректор М,Демчик

Заказ 541 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101