ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА ДЛЯ ВЫРАБАТЫВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ ВО ВРЕМЯ ДЕЖУРНОГО РЕЖИМА И РАБОЧЕГО РЕЖИМА Российский патент 1998 года по МПК H02M3/335 G05F1/585 

Изобретение относится к импульсным источникам питания телевизора для вырабатывания выходного напряжения во время дежурного режима и рабочего режима.

В типичном импульсном источнике питания телевизионного приемника, известном из патента США N 4766588, содержащем преобразователь напряжения сети переменного тока во входное напряжение, генератор периодического первого сигнала управления, ключевой элемент, запитываемый входным напряжением и выполненный формирующим переменный ток в соответствии с первым сигналом управления, преобразователь тока, сформированного ключевым элементом в выходное напряжение питания, а также источник сигнала управления режимом импульсного источника питания, напряжение сети переменного тока подается на мостиковый выпрямитель. Вырабатывается нестабилизированное входное напряжение постоянного тока. Широтно-импульсный модулятор управляет рабочим циклом транзисторного прерывателя, который прикладывает нестабилизированное напряжение питания к первичной обмотке трансформатора обратного хода. На вторичной обмотке трансформатора вырабатывается напряжение обратного хода с частотой, определяемой модулятором, которое выпрямляется, создавая выходные напряжения питания постоянного тока, такие как напряжение В+, которое питает схему строчной развертки телевизионного приемника, и напряжение, которое питает схему дистанционного управления.

Во время нормальной работы выходные напряжения питания постоянного тока стабилизируются широтно-импульсным модулятором методом отрицательной обратной связи. Во время дежурного режима необходимо, чтобы импульсный источник питания вырабатывал выходное напряжение питания постоянного тока, которое питает блок дистанционного управления. Однако большинство других каскадов телевизионного приемника бездействует и не потребляет питающие токи. Следовательно, среднее значение рабочего цикла транзисторного прерывателя в дежурном режиме может быть существенно ниже, чем во время нормальной работы.

Из-за ограничения, например, времени накопления в транзисторном прерывателе может быть невозможно уменьшить длительность интервала проводимости в данном цикле ниже минимального уровня. Таким образом, чтобы поддерживать среднее значение рабочего цикла низким, может быть необходимым, чтобы транзисторный прерыватель работал во время дежурного режима прерывистым образом или вспышками. Во время дежурного режима между последовательно возникающими интервалами вспышек существует длительный интервал паузы. Переключающее действие транзисторного прерывателя происходит только во время интервала вспышки.

Настоящее изобретение направлено на устранение недостатков, присущих известному изобретению.

Результатом является то, что каждый из интервалов проводимости будет достаточной длительности.

Технический результат достигается за счет того, что в известный импульсный источник питания введены средства управления режимом работы ключевого элемента, выполненные реагирующими на сигнал управления режимом и сигнал, частота которого определяется частотой напряжения сети переменного тока таким образом, что при необходимости работы импульсного источника питания в дежурном режиме обеспечивается пакетный режим работы ключевого элемента такой, что в данном режиме обеспечивается чередование интервалов, на которых формируются пакеты из множества циклов переключения ключевого элемента, с интервалами, на которых переключений ключевого элемента не возникает, а частота чередования указанных интервалов определяется частотой напряжения сети переменного тока;
введена соединенная с выходным напряжением питания нагрузка, выполненная реагирующей на сигнал управления режимом таким образом, что ток нагрузки изменяется в соответствии с сигналом управления режимом, а также блок, реагирующий на напряжение питания и/или ток нагрузки, выполненный формирующим сигнал, приводящий в действие дополнительный блок, обеспечивающий пакетный режим работы ключевого элемента при выходе напряжения питания и/или тока нагрузки за пределы нормального рабочего диапазона;
введено модулирующее устройство, соединенное с генератором первого сигнала управления, выполненное реагирующим на напряжение сети переменного тока и обеспечивающим широтно-импульсную модуляцию первого сигнала управления в соответствии с формой колебаний напряжения сети переменного тока таким образом, что в дежурном режиме обеспечивается мягкий запуск импульсного источника питания в течение каждого периода сети переменного тока;
введена соединенная с выходным напряжением питания нагрузка, формирующая ток нагрузки, а средства управления режимом работы ключевого элемента выполнены реагирующими на ток нагрузки и переводящими ключевой элемент в пакетный режим работы при чрезмерной величине тока нагрузки.

Таким образом, в соответствии с одним аспектом изобретения интервалы вспышек инициируются и возникают с частотой, которая определяется периодическим сигналом с частотой сети переменного тока. Например, когда питающая сеть имеет частоту 50 Гц с периодом 20 мс, каждый интервал вспышки, когда возникают циклы переключения, может длиться 5 мс, а интервал паузы, когда циклов переключения не возникает, может длиться в течение оставшейся части 15 мс. Такое устройство, которое запускается сигналом с частотой питающей сети, упрощает конструкцию импульсного источника питания.

Интервалы вспышек, которые возникают в дежурном режиме, синхронизируются сигналом 50 Гц. Во время каждого такого интервала в трансформаторах и катушках индуктивности импульсного источника питания создаются импульсы тока. Импульсы тока возникают группами, которые повторяются с частотой 50 Гц. Импульсы тока возникают с частотой, которая равна частоте транзисторного прерывателя, в течение каждого интервала вспышки. Такие импульсы тока во время выключения питания или работы в дежурном режиме могут вызывать неприятный звук. Неприятный звук может создаваться из-за возможных паразитных механических колебаний в результате импульсов тока, например, в катушках индуктивности и трансформаторах импульсного источника питания.

В соответствии с другим аспектом изобретения изменение напряжения сети переменного тока в течение каждого периода заставляет длительность интервала проводимости в последовательно возникающих циклах переключения во время вспышки увеличиваться постепенно. Такую работу, которая происходит во время интервала каждой вспышки, можно назвать работой с мягким стартом. Работа с мягким стартом создает, например, плавный заряд конденсаторов импульсного источника питания. Следовательно, паразитные механические колебания существенно уменьшаются. Кроме того, частота циклов переключения в пределах каждого интервала вспышки для дальнейшего снижения уровня такого слышимого шума во время работы в дежурном режиме поддерживается выше звукового диапазона.

Импульсный источник питания, использующий идею изобретения для вырабатывания выходного напряжения питания во время дежурного режима и обычной работы, включает источник входного напряжения переменного тока. Генерируется сигнал управления с заданной частотой. Переключающее устройство, питающееся входным напряжением питания и реагирующее на первый сигнал управления, создает ток переключения во время дежурного режима и во время рабочего режима. Из тока переключения вырабатывается выходное напряжение питания. Устройство, соединенное с переключающим устройством и реагирующее на сигнал управления дежурным режимом/рабочим режимом и на сигнал с частотой, которая определяется частотой входного напряжения сети переменного тока, управляет переключающим устройством во время дежурного режима методом вспышки. Во время интервала вспышки осуществляется множество циклов переключения, а во время чередующегося интервала паузы циклов переключения не возникает. Два интервала чередуются с частотой, которая определяется частотой входного напряжения сети переменного тока.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - импульсный источник питания, реализующий идею изобретения;
на фиг. 2a - d - осциллограммы, полезные для пояснения рабочего режима схемы по фиг.1, когда изменяется нагрузка;
на фиг. Зa-g - дополнительные осциллограммы, полезные для пояснения рабочего режима схемы по фиг.1, при постоянной нагрузке;
на фиг.4 - конструкции изолирующих трансформаторов, которые используются в схеме по фиг.1;
на фиг.5a-d - осциллограммы, полезные для пояснения дежурного режима источника питания по фиг.1;
на фиг.6a-d - осциллограммы переходных процессов, полезные для пояснения работы схемы по фиг.1 во время пуска;
на фиг.7 - модификация схемы по фиг.1, которая увеличивает выходное питание;
на фиг. 8 представлены в виде таблицы характеристики схемы по фиг.1, а также обычного источника питания для сравнения;
на фиг. 9 представлены в виде таблицы характеристики схемы по фиг.1, а также обычного источника питания для сравнения.

Согласно изобретению импульсный источник питания телевизора для вырабатывания выходного напряжения питания во время дежурного режима и рабочего режима содержит преобразователь напряжения сети переменного тока во входное напряжение, генератор периодического первого сигнала управления, ключевой элемент, запитываемый входным напряжением и выполненный формирующим переменный ток в соответствии с первым сигналом управления, преобразователь тока, сформированного ключевым элементом, в выходное напряжение питания, источник сигнала управления режимом импульсного источника питания, средства управления режимом работы ключевого элемента, выполненные реагирующими на сигнал управления режимом и сигнал, частота которого определяется частотой напряжения сети переменного тока таким образом, что при необходимости работы импульсного источника питания в дежурном режиме обеспечивается пакетный режим работы ключевого элемента такой, что в данном режиме обеспечивается чередование интервалов, на которых формируются пакеты из множества циклов переключения ключевого элемента, с интервалами, на которых переключений ключевого элемента не возникает, а частота чередования указанных интервалов определяется частотой напряжения сети переменного тока;
соединенную с выходным напряжением питания нагрузку, выполненную реагирующей на сигнал управления режимом таким образом, что ток нагрузки изменяется в соответствии с сигналом управления режимом, а также блок, реагирующий на напряжение питания и/или ток нагрузки, выполненный формирующим сигнал, приводящий в действие дополнительный блок, обеспечивающий пакетный режим работы ключевого элемента при выходе напряжения питания и/или тока нагрузки за пределы нормального рабочего диапазона;
модулирующее устройство, соединенное с генератором первого сигнала управления, выполненное реагирующим на напряжение сети переменного тока и обеспечивающим широтно-импульсную модуляцию первого сигнала управления в соответствии с формой колебаний напряжения сети переменного тока таким образом, что в дежурном режиме обеспечивается мягкий запуск импульсного источника питания в течение каждого периода сети переменного тока;
соединенную с выходным напряжением питания нагрузку, формирующую ток нагрузки, причем средства управления режимом работы ключевого элемента выполнены реагирующими на ток нагрузки и переводящими ключевой элемент в пакетный режим работы при чрезмерной величине тока нагрузки.

Фиг. 1 иллюстрирует импульсный источник питания 200, реализующий идею изобретения. Импульсный источник питания 200 вырабатывает выходное напряжение питания В+ величиной +145В, которое используется, например, для питания схемы развертки телевизионного приемника, не показанного, и выходное напряжение питания V+ величиной +18В, которые оба стабилизированы. Напряжение сети переменного тока V_AC выпрямляется мостиковым выпрямителем 100, создавая нестабилизированное напряжение V_UR. Первичная обмотка W_р изолирующего трансформатора обратного хода T1 включена между клеммой 100a, где вырабатывается напряжение V_UR, и электродом стока мощного прерывающего металлоокисного полупроводникового (МОП) полевого транзистора Q1.

Электрод истока МОП транзистора Q1 по фиг.1 соединен с общим проводом, называемым здесь "горячей" землей. Электрод затвора транзистора Q1 соединен через разделительный резистор 102 с клеммой 104, где создается широтно-импульсный модулированный сигнал V₅. Сигнал V₅ обеспечивает переключение транзистора Q1. Вторичная обмотка W₃ изолизующего трансформатора Т2, на которой образуется сигнал V₅, включена между клеммой 104 и проводом горячей земли. Пара включенных навстречу зенеровских диодов Z16A и Z18B обеспечивает защиту затвора транзистора Q1. Обмотка W₃, обмотка W_р, транзистор Q1 и сигнал V₅ находятся под потенциалом провода горячей земли.

Трансформаторы Т1 и Т2 сконструированы так, как показано на фиг.4. Аналогичные символы и номера на фиг.1 и 4 указывают аналогичные элементы или функции.

Фиг. 3a-g иллюстрируют осциллограммы, полезные для пояснения нормальной устойчивой работы или рабочего режима импульсного источника питания по фиг.1 при постоянной нагрузке. Одинаковые символы и номера на фиг.1 и 3a-g указывают одинаковые элементы и функции.

Например, во время интервала t₀-t₁ по фиг.3 соответствующего данного цикла или периода напряжение импульсного сигнала V₅ является положительным относительно провода горячей земли, поддерживая транзистор Q1 по фиг.1 в течение этого интервала проводящим. Следовательно, ток i₁ в обмотке W_р по фиг. 1 в течение интервала t₀-t₁ возрастает, как показано на фиг.3d. Поэтому в трансформаторе Т1 по фиг.1 запасается индуктивная энергия. В момент t₁ по фиг.3d транзистор Q1 по фиг.1 становится непроводящим.

После того, как транзистор Q1 становится непроводящим, индуктивная энергия, запасенная в обмотке W_p, трансформируется трансформатором обратного хода во вторичную обмотку W_s трансформатора Т1. Импульсы обратного хода, вырабатываемые на клеммах 108 и 109 обмотки W_s, выпрямляются диодами 106 и 107 соответственно и фильтруются конденсаторами 121 и 122 соответственно, создавая напряжение постоянного тока В+ и V+ соответственно, которые определяются относительно второго общего провода, именуемого здесь "холодной" землей. Холодная земля гальванически изолирована от провода горячей земли трансформаторами Т1 и Т2, чтобы избежать опасности поражения электрическим током. Транзистор Q1, трансформатор Т1 и диоды 106 и 107 образуют выходной каскад импульсного источника питания.

Широтно-импульсный модулятор импульсного источника питания 200 включает блокинг-генератор 110, реализующий идею изобретения, который вырабатывает сигнал переключения V₅ для управления переключением транзистора Q1. Генератор 110 включает переключающий транзистор Q2, имеющий базовый электрод, который также управляется или переключается сигналом V₅. Обмотка W₃ трансформатора Т2, вырабатывая сигнал V₅, создает в генераторе 110 положительную обратную связь. Трансформатор Т2 имеет первичную обмотку W₁, которая включена между напряжением W_UR и коллектором транзистора Q2, так что она находится под потенциалом провода горячей земли. Вторичная обмотка W₂ трансформатора Т2, которая находится под потенциалом провода холодной земли, гальванически соединена с диодом D3 схемы управления 120, которая также находится под потенциалом провода холодной земли, реализуя другой аспект изобретения.

Катод диода D3 соединен через конденсатор C4 с проводом холодной земли. Как пояснено ниже, управляющее напряжение постоянного тока V₄, создаваемое на конденсаторе C4, изменяет время непроводимости или рабочий цикл транзистора Q2 во время каждого периода.

Между электродом базы транзистора Q2 и клеммой 104a включен конденсатор C2. Между клеммой 104a и клеммой 104, где вырабатывается сигнал V₅, включен резистор R2. Во время интервала t₀-t₁ по фиг.3b в резисторе R2 по фиг.1, который включен между клеммами 104 и 104a, создается ток i₅ по фиг.3c. Ток i₅ по фиг.3c, который создается сигналом V₅ по фиг.3b, заряжает конденсатор C2 по фиг.1 таким образом, что транзистор Q2 во время интервала t₀-t₁ по фиг.3d отпирается.

Во время нормальной работы, когда транзистор Q2 по фиг.1 проводит, ток i₂ по фиг. 3d в обмотке W₁ по фиг.1 линейно увеличивается до тех пор, пока напряжение эмиттера транзистора Q2, которое образуется на эмиттерном резисторе R4, не станет достаточно высоким, чтобы инициировать быстрое запирание транзистора Q2. Резистор обратной связи R4 включен между эмиттером транзистора Q2 и проводом горячей земли. Когда транзистор Q2 по фиг.1 открыт, резистор R4 вызывает плавное уменьшение тока i₅ по фиг.3c до тех пор, пока транзистор Q2 в момент t₁ по фиг.3c не перестанет проводить. Резистор R4 по фиг.1 служит также для оптимизации условий переключения и обеспечения защиты по току транзистора Q2. Результатом является то, что напряжение на обмотке W₁ изменяет полярность. Из-за положительной обратной связи, создаваемой обмоткой W₃ при вырабатывании сигнала V₅, выключение происходит быстро.

Как указано выше, обмотка W₃ создает импульсный сигнал возбуждения V₅, который также управляет транзистором Q1. Интервал проводимости транзисторов Q1 и Q2 в каждом цикле остается, по существу, постоянным или не подверженным влиянию нагрузки. Поэтому энергия, запасаемая в трансформаторе Т1, когда транзистор Q1 становится непроводящим, при данном уровне напряжения V_UR, по существу, постоянна. Однако, когда возникает изменение напряжения V_UR, интервал проводимости может изменяться.

Когда транзистор Q2 перестанет проводить, в обмотке W₂ трансформатора Т2 по фиг. 1 вырабатывается спадающий ток i₄ по фиг.3e. Ток i₄ заставляет диод D3 по фиг.1 стать проводящим и во время интервала t₁-t₄ по фиг.3e заряжает конденсатор C4. При данном уровне напряжения V_UR по фиг.1 и данном рабочем цикле транзистора Q2 заряд, добавляемый конденсатору C4 в каждом цикле, один и тот же. Во время интервала t₁ - t₄ на обмотке W₂ образуется управляющее напряжение V₄ по фиг.1, исключая прямое падение напряжения на диоде D3.

Напряжение V₄ определяет длительность интервала t₁-t₄ по фиг.3e, которая требуется, чтобы исчерпать энергию, запасенную в трансформаторе Т2 по фиг.1. Когда в момент t₄ по фиг.3e ток i₄ становится равным нулю, полярность сигнала V₅ по фиг.3b в результате резонансных колебаний в обмотках трансформатора Т2 изменяется. Поэтому вырабатывается положительный ток i₅ по фиг.3c. Как пояснялось ранее, когда ток i₅ положителен, он заставляет транзисторы Q1 и Q2 стать проводящими.

Во время вышеупомянутого интервала непроводимости t₁-t₄ по фиг.3b транзисторов Q1 и Q2 по фиг.1 сигнал V₅ отрицательный, как показано для этого интервала на фиг.3b. Следовательно, через конденсатор C2 по фиг.1 во время интервала t₁-t₂ по фиг.3c и через диод D1 по фиг.1 во время интервала t₂-t₄ по фиг.3c протекает ток противоположной полярности. Результирующий заряд конденсатора C2 по фиг.1 создает на нем напряжение такой полярности, которая, когда в момент t₄ по фиг.3b сигнал V₅ меняет полярность, стремится быстро отпереть транзистор Q2.

Схема управления 120 по фиг.1, которая находится под потенциалом провода холодной земли, путем изменения управляющего напряжения V₄ на конденсаторе C4 управляет рабочим циклом генератора 110. Транзистор Q4 схемы 120 включен по схеме с общей базой. Напряжение базы транзистора Q4 получается через смещенный в прямом направлении диод термокомпенсации D5 от стабилизатора напряжения +12В VR1. Стабилизатор VR1 питается напряжением V+.

Между эмиттером транзистора Q4 и напряжением B+ включен постоянный резистор R51. В результате работы схемы с общей базой ток i₈ через резистор R51 пропорционален напряжению B+. Между проводом холодной земли и соединением эмиттера транзистора Q4 и резистора R51 включен переменный резистор R5, который используется для регулирования уровня напряжения B+. Резистор R51 используется, чтобы устанавливать уровень тока транзистора Q4. Таким образом, регулируемая предварительно устанавливаемая часть тока i₈ течет к проводу холодной земли через резистор R5, а компонента погрешности тока i₈ течет через эмиттер транзистора Q4.

Коллекторный ток транзистора Q4 подается к базе транзистора Q3 для управления его коллекторным током. Коллектор транзистора Q3, представляющий высокий выходной импеданс, подключен к соединению между конденсатором C4 и диодом D3. Когда транзистор Q2 становится непроводящим, запасенная в трансформаторе Т2 энергия заставляет ток i₄ течь через диод D3 в конденсатор C4, как указывалось выше. Стабилизирование источника питания достигается регулированием управляющего напряжения V₄. Напряжение V₄ регулируется путем управления нагрузкой на обмотке трансформатора Т2 W₂ с помощью транзистора Q3.

Коллекторный ток транзистора Q3, который образует источник тока, имеющий высокий выходной импеданс, подается к конденсатору C4, который действует как аккумулятор. В установившемся режиме количество энергии, которое добавляется в конденсатор С4 во время интервала t₁-t₄ по фиг.3e, равно количеству энергии, которое потребляется транзистором Q3 из конденсатора C4 в данный период t₀-t₄.

Фиг. 2a-d иллюстрируют осциллограммы, полезные для пояснения стабилизирующего действия импульсного источника питания по фиг.1 при условиях различной нагрузки. Одинаковые символы и номера на фиг.1, 2a-d и 3a-g показывают одинаковые элементы или функции.

Например, после момента А по фиг.2a-d нагрузка источника питания на конденсаторе 121 по фиг.1 падает, а напряжение B+ стремится возрасти. В результате возрастания напряжения B+ транзистор Q3 пропускает более высокий уровень коллекторного тока. Поэтому напряжение V₄ по фиг.2c на конденсаторе C4 по фиг.1 становится меньше. Следовательно, для удаления запасенной индуктивной энергии из трансформатора Т2 блокинг-генератора 110 после того, как транзистор Q2 становится непроводящим, требуется большее время. Следовательно, длительность интервала t_A-t_B по фиг.2a в данном цикле, когда транзистор Q2 генератора 110 по фиг.1 не проводит, при снижении нагрузки увеличивается. Результатом является то, что рабочий цикл, т.е. отношение времени "включения" к времени "выключения", транзистора Q1 уменьшается, что требуется для правильной стабилизации.

В установившемся режиме напряжение V₄ стабилизируется на уровне, который создает равновесие между зарядным и разрядным токами конденсатора C4. В результате усиления и интегрирования тока коллектора транзистора Q3 на конденсаторе C4 повышение напряжения B+ способно вызвать пропорционально большее изменение напряжения V₄. В переходном режиме, пока напряжение B+, например, больше +145В, напряжение V₄ будет уменьшаться.

Результатом является то, что напряжение V₄ по фиг.1 стремится измениться так, чтобы свести к нулю вышеупомянутое стремление напряжения B+ повыситься при уменьшении нагрузки. Таким образом достигается стабилизация методом отрицательной обратной связи. В чрезвычайном случае короткое замыкание обмотки W₂ может сорвать колебания генератора 110, предотвращая, таким образом, неизбежную аварию, как раскрывается ниже.

Наоборот, стремление напряжения B+ уменьшится, увеличит рабочий цикл транзисторов Q1 и Q2 таким образом, который обеспечит стабилизацию. Итак, непроводящий интервал транзистора Q1 изменяется с текущей нагрузкой на клемме 99, где образуется напряжение B+.

Обработка напряжения B+ для получения управляющего напряжения V₄ для улучшения считывания погрешности осуществляется трактом сигнала, связанным по постоянному току. Кроме того, изменение напряжения B+ способно создавать пропорционально большее изменение напряжения V₄ повышая, таким образом, чувствительность к погрешности. Только после того, как погрешность напряжения B+ усиливается, эта усиленная погрешность, содержащаяся в связанном по постоянному току напряжении V₄, трансформируется или связывается по переменному току для осуществления широтно-импульсной модуляции. Комбинация этих признаков улучшает стабилизацию напряжения B+.

Другой способ, в котором устройство, аналогичное схеме управления 120, используется для стабилизации, показан и пояснен в находящейся на одновременном рассмотрении патентной заявке США N 424353, озаглавленной "Синхронизируемый импульсный источник питания", от имени Леонарди, поданной 19 октября 1989 г. В ней напряжение, которое создается аналогично напряжению V₄ по фиг.1, подается через трансформатор на генератор пилообразного напряжения. Подаваемое через трансформатор напряжение изменяет пилообразный сигнал, который используется для создания сигнала управления с широтно-импульсной модуляцией.

Между электродами базы и коллектора транзистора Q3 последовательно включены зенеровский диод D4 и резистор RD4. Зенеровский диод D4 ограничивает напряжение V₄ примерно до 39В, что ограничивает частоту генератора 110 или минимальное время отсечки транзисторов Q2 и Q1. Таким образом, максимальная мощность, передаваемая нагрузке, для защиты по току ограничивается.

Для безопасной работы может быть необходимо, чтобы вторичный ток i₃ в обмотке W₃ падал до нуля до того, как транзистор Q1 отопрется снова. Это означает, что время спада тока i₃ должно быть предпочтительно короче времени спада тока i₄ блокинг-генератора 110. Это условие можно удовлетворить правильным выбором индуктивности первичной обмотки трансформатора Т2 и данными зенеровского диода D4.

Дежурный режим инициируется путем работы импульсного источника питания 200 в режиме малой мощности. Режим малой мощности возникает, когда потребление мощности от импульсного источника питания падает ниже 20-30 Вт. Например, во время дежурного режима перестает работать схема строчной развертки 222, генератор которой, не показанный, управляется блоком дистанционного управления 333. Следовательно, также перестает работать выходной каскад строчной развертки в схеме 222, которая питается напряжением B+. Поэтому нагрузка на клемме 99, где вырабатывается напряжение B+, снижается. Отсюда следует, что напряжение B+ и ток погрешности в транзисторе Q4 стремятся возрасти. Поэтому транзистор Q3 насыщается, создавая почти короткое замыкание обмотки W₂ трансформатора Т2, что заставляет напряжение V₄ во время дежурного режима стать почти равным нулю. Следовательно, в отличие от рабочего режима положительный импульс сигнала V₅ не может быть генерирован резонансными колебаниями в трансформаторе Т2. Следует, что в регенеративной петле обратной связи запрещается отпирание транзистора Q2. Следовательно, непрерывная генерация поддерживаться не может.

В соответствии с аспектом изобретения транзистор Q2 периодически запускается на переключение вспышками посредством нарастающего участка полупериода выпрямленного напряжения сигнала V₇. Сигнал V₇ возникает с частотой сети, такой как 50 Гц. Сигнал V₇ снимается с мостикового выпрямителя 100 и прикладывается к базе транзистора Q2 через последовательную цепочку из резистора R1 и конденсатора C1. Последовательная цепочка действует как дифференциатор, который создает ток i₇.

Фиг. 5a-d иллюстрируют осциллограммы во время дежурного режима, показывающие, что переключение вспышками генератора 110 возникает во время интервала t₁₀-t₁₂, за которым следует интервал паузы t₁₂-t₁₃, когда в блокинг-генераторе запускающие импульсы сигнала V₅ отсутствуют. Одинаковые символы и номера на фиг.1 и 5a-d указывают одинаковые элементы и функции.

Параллельное соединение конденсатора C3 по фиг.1 и резистора R3 последовательно включено с диодом D2, образуя цепь, которая включена между проводом горячей земли и клеммой 104a соединения конденсатора C2 и резистора R2. Параллельно с конденсатором C2 включен диод D1.

Во время нормальной работы конденсатор C3 остается заряженным до постоянного напряжения V₆ положительными импульсами сигнала V₅, которые образуются в обмотке W₃ каждый раз, когда транзистор Q2 проводит. Поэтому конденсатор C3 отключается от цепи сигнала положительной обратной связи и не влияет на работу схемы. Во время дежурного режима конденсатор C3 в течение длительных периодов бездействия или паузы разряжается, как показано напряжением V₆ между моментами t₁₂-t₁₃ на фиг.5b.

Сразу после момента t₁₀ по фиг.5a данного интервала t₁₀-t₁₃ ток i₇ по фиг.1, создаваемый разностью напряжений на конденсаторе C1, увеличивается от нуля до максимального положительного значения. В результате базовый ток, создаваемый в транзисторе Q2, заставляет транзистор стать проводящим. Когда транзистор Q2 становится проводящим, в обмотке W₃ создается положительный импульс сигнала V₅, который поддерживает транзисторы Q1 и Q2 отпертыми.

Аналогично, для нормального режима работы, который был раскрыт выше, транзистор Q2 остается проводящим до тех пор, пока величина базового тока транзистора Q2 не станет недостаточной, чтобы удерживать транзистор Q2 в насыщении, когда коллекторный ток i₂ повышается. Тогда коллекторное напряжение V₂ повышается, а сигнал V₅ понижается. Результатом является то, что за счет положительной обратной связи транзистор Q2 запирается.

Напряжение на конденсаторе C2 создает отрицательный ток i₅, который разряжает конденсатор C2 через диод D7 и который удерживает транзистор Q2 запертым. До тех пор, пока величина отрицательного тока i₅ больше величины положительного тока i₇, базовый ток транзистора Q2 равен нулю и транзистор Q2 остается запертым. Когда величина отрицательного тока i₅ по фиг.1 становится меньше тока i₇, транзистор Q2 отпирается снова и генерируется положительный ток i₅.

Во время существенной части данного интервала проводимости транзистора Q2 ток i₅ течет целиком через конденсатор C2, образуя базовый ток транзистора Q2. Поскольку коллекторный ток i₂ нарастает, эмиттерное напряжение транзистора Q2 имеет нарастающий характер, заставляя напряжение на аноде диода D2 расти. Когда напряжение на аноде диода D2 становится достаточно положительным, диод D2 начинает проводить. Поэтому существенная часть тока i₅ отводится конденсатором C3 от базы транзистора Q2. Результатом является то, что базовый ток становится недостаточным для поддержания коллекторного тока транзистора Q2. Следовательно, цепь сигнала положительной обратной связи заставляет транзистор Q2 запереться. Таким образом, пиковая амплитуда тока i₂ определяется уровнем напряжения V₆ на конденсаторе C3.

Во время интервала t₁₀-t₁₂ по фиг. 5a-d конденсатор C3 по фиг.1 подключается через диод D2 к цепи сигнала положительной обратной связи и заряжается положительным током i₅. Следовательно, напряжение V₀ по фиг.5b постепенно становится больше.

В соответствии с другим аспектом изобретения напряжение V₆, которое становится постепенно больше, заставляет интервал проводимости во время каждого цикла, который возникает в промежутке t₁₀-t₁₂ по фиг.5a-d, стать постепенно длиннее. Следовательно, пиковые амплитуды и ширина импульсов токов i₁ и i₂ по фиг.1 постепенно увеличиваются.

Во время соответствующего участка непроводимости каждого цикла, который возникает в интервале t₁₀-t₁₂ по фиг.5a-d, конденсатор C2 по фиг.1 разряжается через диод D7 и резистор R2. Длительность интервала непроводимости транзистора Q2 в каждом цикле определяется временем, требуемым для разряда конденсатора C2 до такого уровня, который заставляет величину отрицательного тока i₅ быть меньше величины положительного тока i₇.

В соответствии с признаком изобретения этот непроводящий интервал становится постепенно больше, потому что конденсатор C2 постепенно заряжается до более высокого напряжения, а также потому, что величина тока i₇ постепенно становится меньше. Поэтому положительный базовый ток начнет протекать в базе транзистора Q2 после постепенно более длительных интервалов непроводимости. Результатом является то, что частота переключения во время интервала вспышки будет постепенно изменяться или понижаться.

В момент t₁₂ по фиг.5a ток i₇ равен нулю. Поэтому вспышка, которая возникла во время интервала t₁₀-t₁₂, продолжаться не может и возникает длительный интервал паузы t₁₂-t₁₃, в котором переключений не происходит. В момент t₁₃ положительный ток i₇ генерируется снова и в транзисторах Q1 и Q2 возникает последующая вспышка интервалов переключения.

Во время интервала вспышки t₁₀-t₁₂ по фиг. 5d длительность интервала проводимости в каждом цикле постепенно возрастает, как пояснялось ранее. Такую работу можно назвать работой с мягким стартом. Благодаря работе с мягким стартом конденсаторы импульсного источника питания 200 заряжаются или разряжаются плавным образом.

В соответствии с другим признаком изобретения напряжение V₆ конденсатора C3, будучи ниже, чем при рабочем режиме, поддерживает на протяжении интервала t₁₀-t₁₂ по фиг.5a частоту переключения транзисторов Q1 и Q2 по фиг.1 выше звукового диапазона. В результате работы с мягким стартом во время дежурного режима и высокой частоты переключений шумы, создаваемые паразитными механическими колебаниями в катушках индуктивности и трансформаторах импульсного источника питания 200 по фиг.1, существенно уменьшаются.

Работа в режиме вспышек во время интервалов t₁₀-t₁₂ по фиг.5c создает напряжение V+ по фиг.1 достаточного уровня, чтобы обеспечить во время дежурного режима работу блока дистанционного управления 333 по фиг.1. Из-за режима вспышек энергия, потребляемая в импульсном источнике питания 200, поддерживается значительно меньшей, нежели во время нормальной работы, примерно 6 Вт.

Чтобы генерировать напряжение V+ требуемого уровня для работы блока дистанционного управления 333, требуется, чтобы соответствующий средний цикл транзистора Q1 и Q2 был существенно ниже, чем в рабочем режиме. Длительность интервала проводимости транзистора Q1, например, должна быть больше, чем время накопления транзистора Q1. Соответственно, за счет работы в режиме вспышек интервал проводимости транзистора Q1 в каждом цикле может поддерживаться более длительным для получения требуемого более низкого среднего рабочего цикла, чем если бы во время дежурного режима происходило непрерывное переключение. Такое непрерывное переключение в транзисторах Q1 и Q2 происходит во время нормальной работы без возникновения интервала пауз, таких как интервал t₁₂-t₁₃ по фиг. 5d.

Импульсный источник питания имеет также признак мягкого старта, как теперь будет пояснено с помощью осциллограмм по фиг.6a-d. Одинаковые символы и номера на фиг.1 и 5a-d и 6a-d указывают одинаковые элементы и функции. Режим старта аналогичен дежурному режиму работы. Когда сеть включается впервые, конденсаторы C3 и C4 разряжены и на базе транзистора Q2 прямого смещения нет. Генерирование инициируется подачей небольшой порции выпрямленного сигнала питания переменного тока V₇ на базу транзистора Q2. Как иллюстрируется фиг. 6d, рабочий цикл генератора первоначально очень короток, иначе говоря, интервал в каждом цикле, когда транзистор Q2 не проводит, длительный, поскольку обмотка W₂ трансформатора Т2 сильно нагружена разряженным конденсатором C4. Заряд на конденсаторах C3 и C4 и напряжение B+ плавно повышаются за период примерно 15 мс, как показано на фиг.6c. Следом за этим медленным возрастанием идет нормальная работа.

В случае короткого замыкания на выходной клемме 99 по фиг.1 импульсный источник питания 200 переходит в прерывистый режим работы, аналогичный работе в дежурном режиме. Например, если замкнут конденсатор C121 по фиг.1, увеличение тока i₃, протекающего через вторичную обмотку W₅ трансформатора Т1, создаст большее отрицательное смещение на резисторе R6, который подключен к эмиттеру транзистора Q3. Тогда базовый ток потечет в транзистор Q3 через диод D55, заставляя транзистор Q3 насытиться, фиксируя его коллекторное напряжение V₄ к земле. Последующая нагрузка трансформатора Т2 заставит импульсный источник питания 200 работать в режиме прерывистых вспышек, как описано для дежурного режима работы.

Участок низковольтного питания импульсного источника питания 200, который вырабатывает напряжение V+, может быть устроен так, чтобы работать как прямой преобразователь, например, в случае требований высокой звуковой мощности. Фиг.7 изображает модификацию схемы по фиг.1 для получения прямого преобразования. Резистор R_X и диод D_Y по фиг.7 служат для защиты от перегрузки, как поясняется далее. Одинаковые символы и номера на фиг.1 и 7 указывают одинаковые элементы или функции. Если при модификации, показанной на фиг. 7 для обеспечения высокой звуковой мощности, возникает перегрузка, резистор R_X считывает избыточный ток и создает отрицательное смещение для эмиттера транзистора Q3.

Фиг. 8 изображает в виде таблицы изменение напряжения B+, вызываемое соответствующим изменением тока луча, протекающего через электрод второго анода, не показанный, телевизионного приемника. Напряжение B+ питает выходной каскад схемы развертки, не показанный, создающий напряжение второго анода и ток луча. Фиг.9 изображает в виде таблицы изменение напряжения B+, вызываемое изменением напряжения сети V_AC.

С целью сравнения ряд N 1 каждой из таблиц по фиг.8 и 9 обеспечивает данные, полученные от обычного прототипного импульсного источника питания, использующего цепь управления на интегральной схеме TD A4601 и силовой трансформатор фирмы Орега N 4937700. Ряд N 2 в каждой из таблиц по фиг.8 и 9 представляет данные, полученные при использовании немодифицированного импульсного источника питания по фиг.1. Как можно видеть, характеристики импульсного источника питания 200 по фиг.1 лучше.

Изобретение относится к импульсным источникам питания. В импульсном источнике питания первый переключающий транзистор подключен к первичной обмотке трансформатора для генерирования импульсов тока переключения. Вторичная обмотка трансформатора соединена через переключающий диод с конденсатором схемы управления для создания сигнала управления на конденсаторе. Сигнал управления подается к связанному с сетью второму прерывающему транзистору для генерирования и стабилизирования напряжений питания в соответствии с широтно-импульсной модуляцией сигнала управления. Во время режима работы первый и второй транзисторы работают вспышками, которые повторяются с частотой сети переменного тока, такой как 50 Гц. При работе вспышками во время интервалов, в которых возникают импульсы тока переключения, ширина импульса и пиковое значение тока переключения постепенно возрастают в соответствии с формой колебаний напряжения питания сети, обеспечивая в дежурном режиме во время каждой вспышки работу с мягким стартом. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Импульсный источник питания телевизора для вырабатывания выходного напряжения питания во время дежурного режима и рабочего режима, содержащий преобразователь напряжения сети переменного тока во входное напряжение, генератора периодического первого сигнала управления, ключевой элемент, запитываемый входным напряжением и выполненный формирующим переменный ток в соответствии с первым сигналом управления, преобразователь тока, сформированного ключевым элементом, в выходное напряжение питания, а также источник сигнала управления режимом импульсного источника питания, отличающийся тем, что в него введены средства управления режимом работы ключевого элемента, выполненные реагирующими на сигнал управления режимом и сигнал, частота которого определяется частотой напряжения сети переменного тока так, что при необходимости работы импульсного источника питания в дежурном режиме обеспечивается пакетный режим работы ключевого элемента, такой, что в данном режиме обеспечивается чередование интервалов, на которых формируются пакеты из множества циклов переключения ключевого элемента, с интервалами, на которых переключения ключевого элемента не возникают, а частота чередования указанных интервалов определяется частотой напряжения сети переменного тока. 2. Источник питания по п.1, отличающийся тем, что в него введена соединенная с выходным напряжением питания нагрузки, выполненная реагирующей на сигнал управления режимом так, что ток нагрузки изменяется в соответствии с сигналом управления режимом, а также блок, реагирующий на напряжение питания и/или ток нагрузки, выполненный формирующим сигнал, приводящий в действие дополнительный блок, обеспечивающий пакетный режим работы ключевого элемента при выходе напряжения питания и/или тока нагрузки за пределы нормального рабочего диапазона. 3. Источник питания по п.1, отличающийся тем, что в него введено модулирующее устройство, соединенное с генератором первого сигнала управления, выполненное реагирующим на напряжение сети переменного тока и обеспечивающим широтно-импульсную модуляцию первого сигнала управления в соответствии с формой колебаний напряжения сети переменного тока так, что в дежурном режиме обеспечивается мягкий запуск импульсного источника питания в течение каждого периода сети переменного тока. 4. Источник питания по п.3, отличающийся тем, что в него введена соединенная с выходным напряжением питания нагрузка, формирующая ток нагрузки, а средства управления режимом работы ключевого элемента выполнены реагирующими на ток нагрузки и переводящими ключевой элемент в пакетный режим работы при чрезмерной величине тока нагрузки.