Стабилизированный источник постоянных напряжений
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,ii) 56!948
Союз Советских
Социалистимеских
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.07.74 (21) 2045325/07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 15.06.77. Бюллетень № 22
Дата опубликования описания 12.07.77 (51) М. Кл.- G 05Г 1,, 56 гасударственный камите
Совета Министров СССР до делам изобретений и открытий (53) УДК 62;.316.722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель
А. А. Штерн и Б. С. Цодиков
Государственное союзное конструкторско-технологическое бюро по проектированию счетных машин (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННЫХ.
HAllРЯ)КЕН ИЙ
Изобретение относится к области электротехники и мо кет быть использовано во всех устройствах, где требуется многоканальный источник стабилизированных выходных напряжений, который питается от нестабилизированной сети переменного тока.
Известный стабилизированный источник постоянных напряжений (1) содержит несколько каналов, каждый из которых питается от общего многообмоточного трансформатора, причем каждый канал имеет свой ключевой стабилизатор со своей схемой управления, входным и выходным фильтрами.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является источник постоянных напряжений (2), содержащий несколько каналов стабилизации, каждый из которых состоит из последовательно соединенных импульсного стабилизатора с регулирующим элементом, например, в виде последовательного регулирующего транзистора и LCDфильтра на выходе, фильтра и выпрямителя, подключенного к отдельной вторичной обмотке многообмоточного трансформатора, первичная обмотка которого соединена с входными зажимами.
Эти известные источники имеют ряд недостатков: а) все каналы невозможно настроить на работу с одной частотой и скважностью одновременно, что приводит к значительному дополнительному акустическому шуму с частотами, отличными от частот каналов (акустическое биение), значительному уровню радиопомех обоих видов — помех по проводам и излучаемых помех; б) стабилизация напряжения каждого канала зависит от многих факторов схемы управления своего канала;
И в) схема управления каждого канала потребляет дополнительную мощность, что приводит к уменьшению суммарного КПД источника; г) большая схемная сложность и большое
15 количество элементов в схемах управления каждым каналом снижает надежность источника.
Для улучшения характеристик источника за счет обеспечения точной синхронизации часто20 ты и скважности всех каналов при изменении общего входного напряжения, уменьшения акустического шума, радиопомех, увеличения
КПД, упрощения схемы источника питания и увеличения надежности в предлагаемом ис25 точнике эмиттер-базовый переход регулирующего транзистора каждого последующего канала через резистор связан с дроссельным элементом LCD-фильтра одного из предыдущих каналов, обеспечивающим одновременное
30 переключение регулирующих транзисторов
IC;1II3 To1I, IIpII IciI эмиттер-оазовый ход регулирующего транзистора каждого последующего канала соединен через резистор с дополнительной обмоткой дроссельного элемента LCD-фильтра одного из предыдущих каналов в случае отсутствия общей потенциальной выходной точки у этих каналов; эмиттер-базовый переход регулирующего транзистора каждого последующего канала соединен через резистор с общей точкой дроссельного элемента и диода LCD-фильтра одного из предыдущих каналов в случае наличия общей потенциальной выходной точки у этих каналов. KpoIIe того, для упрощения схемы источника в случае наличия в нем каналов стабилизации, однополярных по отношению к общей потенциальной выходной точке, регулирующим элементом для каждого из каналов служит один общий транзистор, включенный переходом коллектор — эмиттер между общей потенциальной выходной точкой этих каналов и общей потенциальной входной точкой этих каналов.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема описываемого источника питания; на фиг. 2 — разновидность включения каналов при изменении полярности общей точки потенциально связанных каналов.
На схеме изображены: Тр — общий многообмоточный трансформатор источника; Во, 8> — В: — выпрямительные мосты каналов; Фо, Ф1 — Ф5 — выходные низкочастотные фильтры каналов; То, Т,— Тз — ключеные регулирующие транзисторы каналов; До, Д1 — Д5 — шунтнрующие диоды высокочастотных фильтров каналов; Д вЂ” Д s — диоды однополярных каналов; CII, CI — Cs — выходные емкости каналов;
СУ вЂ” схема управления ключевым регулирующим транзистором, с помощью которой осуществляют стабилизацию выходного напря кения в первом канале при изменении выходного напряжения.
Работа источника происходит следующим образом. Регулирующий транзистор первого канала управляется прямоугольными импуль- сами своей схемы управления отпирания транзистора Т1.
В момент отпирания транзистора TI все входное напряжение прикладывается между оощей точкой каналов и общей точкой диода
Д1 и Др1, а значит, к переходу эмиттер — база триода Т2 второго канала с такой полярностью, что вызывает его отпирание. При отпирании триода Т все входное напряжение четвертого (или второго) канала приложено между общей точкой каналов и общей точкой
Д, и Др, а значит, к переходу эмиттер — база транзистора Тз, вызывая также его отпирание. При этом, если относительно обшей точки при включении Т1 потенциал общей точки диода Д1 и Др1 будет « — » (отрицательный), то во втором канале необходимо взять транзистор р — и — р типа, а в третьем канале—
n — p — и типа и т. д. При запирании транзистора Т1 потенциал общей точки Д1 и Др1 из5
95 зо
65 менится на «+» (положительный) относитсльно общей точки каналов, вызывая запирание транзистора Т2. При запирании Т2 потенциал общей точки D4 и Др изменится на
« — » (отрицательный), вызывая запирание транзистора Тз. Аналогично будут управляться и транзисторы тех последующих каналов, которые могут и не иметь общей точки с первыми пятью каналами по выходу и у которых переход база — эмиттер присоединен к дополчительной обмотке одного из дросселей предыдущих каналов. Так, например, транзистор этого канала Т, управляется импульсами прямоугольной формы дополнительной обмотки дросселя Др5. При этом, если TII — транзистор и — р — и типа, то база должна быть присоединена к началу обмотки, как на фиг. 1, а эмиттер — к концу. Если TII — транзистор р — n — р типа, как на фиг, 2, то база его должна быть присоединена к концу обмотки. Транзистор
То может управляться так же и импульсами дополнительной обмотки Др1 при этом необходимо так же соблюдать фазировку при включении. Так, при управлении от обмотки
Др1 на фиг. 1 базу триода То необходимо было бы соединить с началом обмотки Др1.
Возможны и другие комбинации управления, например, когда все каналы потенциально не связаны, управление регулирующим транзистором каждого последующего канала осуществляется импульсами дополнительной обмотки дросселя предыдущего канала и т. д.
При этом необходима соответствующая фазировка. При запирании транзистора какого-либо канала, напряжение на дополнительной обмотке дросселя этого же канала меняет знак, вызывая надежное запирание транзистора следующего канала, если от этой обмотки производится управление.
На всех рисунках указаны две группы однополярных каналов — одна группа каналов с четными индексами (c индексамп 2, 4...) и другая группа каналов с нечетными индексами (3, 5...). B каждой группе этих каналов используют один общий транзистор, включенный между общей выходной точкой*и общей точкой выходных напряхкений, образованной диодами Д . Д 4 (Д з — Д s)
Диоды могут быть установлены и в других шинах, так что общая точка входных напряжений будет у входных фильтров. При этом следует подчеркнуть, что если однополярные каналы различаются величиной выходных напря>кений, то такой разделительный диод может и не устанавливаться в канале с большим выходным напряжением.
Таким образом, если управление транзистором каждого последующего канала осуществляется от предыдущего либо потенциально (как каналы с индексами 2, 3, 4, 5 от первого канала), либо через дополнительные обмотки (как канал с индексом О от канала с индексом 5 на фиг. 1), то моменты отпирания и запирания транзисторов всех каналов совпадают во времени, если пренебречь инер561948
6 ционностью самих транзисторов при включении и выключении.
В зависимости от схемы управления первого канала частота работы стабилизатора может быть как фиксированной, так и меняющейся. Предположим, что схема управления первым каналом построена на принципе изменения скважности импульсов в зависимости от величины сигнала ошибки.
При изменении входного напряжения в первом канале напряжение на выходе поддерживается стабильным схемой управления. При этом будет изменяться длительность отпираюших импульсов как первого канала, так и всех остальных. Так как входное напряжение .изменяется у всех каналов одновременно и одинаково, то и выходные напряжения во всех каналах также поддерживаются постоянными.
Различие в степени стабильности будет зависеть только от характера нагрузки и характера параметров фильтров. Так как моменты отпирания и запирания регулирующих транзисторов точно совпадают, то исключен до11олнительныи Iu < м, связанный с наложением частот каналов, или акустическое биение, снижаются также и радиопомехи. Так как отсутствуют дополнительные схемы управления каналами, кроме первого, то существенно уменьшается количество используемых элементов, увеличивается надежность.
Отсутствие дополнительных затрат энергии схемами управления повышает КПД всего источника.
Формула изобретения
1. Стабилизированный источник постоянных напряжений, содержаший несколько каналов стабилизации, каждый из которых состоит из последовательно соединенных импульсного стабилизатора с регулирующим элементом, например, в виде послсловательного регулирующего транзистора и LCD-фильтра на выходе, фильтра и выпрямителя, подключенного к отдельной вторичной обмотке многообмоточного трансформатора, первичная обмотка которого соединена с входными за»!мами, отл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью улучшения характеристик источника за счет обеспечения
З0
rоHHc! I cHI po 1H a!JHH I acToThI н сквяжностп всех ка| ялов прн измене|нш общего входного напряжения, уменьшения акустического шума, ра I опомех, увеличения КПД< упрощения схе.,:ы источника питания и увеличения надежности, эмиттер-базовый переход регулирующего транзистора каждого последу|ощего канала через резистор связан с дроссельным элементом LCD-фпльтра одного из предыдуших каналов, обеспечиваюшим одновременное переключение регулирующих тра||зпсторов этих каналов.
2. Источник по п. 1, отл ич а юшпй ся тем, что эмиттер-базовый переход регулирующего транзистора каждого последующего каHaла соединен через резистор с дополнительной обмоткой дроссельного элемента -CDфильтра одного из предыдуших каналов в случае отсутствия общей потенциальной выходной точки у этик каналов.
3. Источник по п. 1, отличающийся тем, что эмиттер-базовый переход регулирующего транзистора каждого последующего канала сосдпнeн через резистор с общей точкой !
pocccльно-о элемента и диода 1.CD-фильтра одного из предыдуц|их каналов в слу |ае нал|<чия общей потенциал|ной выходной точки у этих каналов.
5. Источник по п. 1< 3, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целшо упрошенпя схемы источнп1:.я. B c;!) Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Mokrityki В., Stuart К. А. «Magnetic — Лгпplifiersilicon — Transistor Popover Supply for Missile Application» — «Communication and Electronics», 1. 1960, No 46. 2. E. С. Грейвер. «Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока», М., «Связь», 1970, стр. 134, рпс. 6 20 (прототип).
