ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК H02M7/155 H02M7/04 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении ключевых стабилизирующих источников вторичного электропитания с бестрансформаторным входом различного назначения.

Известны выполненные на микросхемах КР1182 ЕМ1, КР1182 ЕМ2 ключевые стабилизаторы, работающие от сети синусоидального напряжения (см. справочник "Микросхемы для импульсных источников питания и их применение", издательство ДОДЭКА, 1997 г., с.21, 29-30).

В данных стабилизаторах при переходе через ноль сетевого напряжения включается тиристор и заряжает накопительную емкость до определенного напряжения, после этого тиристор выключается до начала следующего полупериода сетевого напряжения. Диапазон рабочих напряжений данного устройства 18-24 В действующего значения.

Однако известные ключевые стабилизаторы имеют узкий диапазон изменения входного напряжения (не включают диапазон 5-18 В постоянного тока). Выходной ток (50-60 мА) недостаточен для питания некоторых видов радиотехнических устройств, например ультразвукового генератора для портативных ультразвуковых устройств стирки, ингаляторов и т.п., а использование тиристоров приводит к возможности включения при большой скорости нарастания входного напряжения. Это ограничивает область применения известного стабилизатора.

Известен источник питания, содержащий фильтр питания, соединенный с выпрямительным мостом, первый выход которого соединен с первым выводом силового ключа, второй вывод которого соединен с первым выводом накопительного конденсатора и является первым выходом устройства, вторым выходом которого является подключенный ко второму выходу выпрямительного моста второй вывод накопительного конденсатора (см. справочник "Микросхемы для импульсных источников питания и их применение", издательство ДОДЭКА, 1997 г., с.28, рис. 24).

Этот источник питания предназначен для работы только от сети переменного тока.

Недостаток известного источника питания заключается в узком диапазоне входных напряжений.

Изобретение решает задачу создания универсального портативного надежного экономичного источника питания с широким диапазоном входных напряжений с возможностью работы от источника постоянного тока с напряжением от 12 до 18 В или сети переменного тока с напряжением от 12 до 260 В.

Поставленная задача достигается тем, что в источнике питания, содержащем фильтр питания, соединенный с выпрямительным мостом, первый выход которого соединен с первым выводом силового ключа, второй вывод которого соединен с первым выводом накопительного конденсатора и является первым выходом источника питания, вторым выходом которого является подключенный ко второму выходу выпрямительного моста второй вывод накопительного конденсатора, силовой ключ выполнен в виде МДП-транзистора, исток, сток и затвор которого являются соответственно первым, вторым и третьим выводами силового ключа, введены стабилизатор тока, транзистор, первый и второй стабилитроны, первый, второй, третий резисторы.

При этом второй выход выпрямительного моста соединен с первым выводом первого резистора и первым выходом стабилизатора тока, второй выход которого подключен к первому выводу второго резистора, катоду второго стабилитрона, третьему выводу силового ключа и коллектору транзистора, база которого соединена с первым выводом третьего резистора и анодом первого стабилитрона, катод которого соединен со вторым выводом первого резистора, а эмиттер транзистора соединен со вторыми выводами второго и третьего резисторов, анодом второго стабилитрона и первым выводом силового ключа.

Заявляемое техническое решение, использующее принцип заряда емкости в начале полупериода и полевой транзистор с изолированным затвором в качестве ключевого элемента, позволяет решить поставленную задачу.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяют установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемого устройства, положительного эффекта не имеется.

На основании этого сделан вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлен предлагаемый источник питания; на на фиг.2 - электрическая схема стабилизатора тока; на фиг.3 - выполнение силового ключа.

Источник питания (фиг.1) содержит индуктивно-емкостный фильтр 1 питания, соединенный с выпрямительным мостом 2, первый выход которого соединен с первым выводом силового ключа 3, второй вывод которого соединен с первым выводом накопительного конденсатора 4 и является первым выходом источника питания, вторым выходом которого является подключенный ко второму выходу выпрямительного моста второй вывод накопительного конденсатора 4, стабилизатор тока 5, транзистор 6, первый и второй стабилитроны 7, 8, первый, второй, третий резисторы 9, 10, 11. При этом второй выход выпрямительного моста 2 соединен с первым выводом первого резистора 9 и первым выходом стабилизатора 5 тока, второй выход которого подключен к первому выводу второго резистора 10, катоду второго стабилитрона 8, третьему выводу силового ключа 3 и коллектору транзистора 6, база которого соединена с первым выводом третьего резистора 11 и анодом первого стабилитрона 7, катод которого соединен со вторым выводом первого резистора 9, а этиттер транзистора 6 соединен со вторыми выводами второго и третьего резисторов 10, 11, анодом второго стабилитрона 8 и первым выводом силового ключа 3.

Силовой ключ (фиг. 3) выполнен в виде высоковольтного МДП-транзистора, исток, сток и затвор которого являются соответственно первым, вторым и третьим выводами силового ключа.

Стабилизатор тока 5 (фиг. 2) может быть собран, в частности, на транзисторе, двух диодах и двух резисторах.

При подключении к сети переменного тока источник питания работает следующим образом. Напряжение Uпит. питающей сети подается на клеммы и через фильтр 1 поступает на вход выпрямительного моста 2. Выпрямленное напряжение через МДП-транзистор 3 заряжает накопительный конденсатор 4. В начале полупериода, т. е. когда напряжение сети 18 В, стабилитрон 7 не проводит, транзистор 6 заперт, транзистор 3 открыт через стабилизатор тока 5. Когда напряжение на выходе моста 2 превысит 18 В, пробивается стабилитрон 7, начинает течь ток через базу транзистора 6, который при этом открывается, закрывается транзистор 3, заряд конденсатора 4 прекращается до того момента, когда напряжение на выходе моста 2 станет меньше 18 В.

Напряжение отключения транзистора 3 выбрано 18 В, чтобы обеспечить работу преобразователя от сети постоянного тока 12-18 В, в том числе от бортовой сети автомобиля или аккумулятора солнечной батареи.

Стабилитрон 8 предназначен для ограничения напряжения на затвор-истоковом переходе транзистора 3.

При питании от сети постоянного тока напряжением 12-18 В, например, от аккумуляторной батареи либо от солнечной батареи питающее напряжение подается на входные клеммы и через фильтр 1, выпрямительный мост 2, МДП-транзистор 3 поступает на накопительный конденсатор 4.

Таким образом, источник питания выполнен с возможностью подключения через одни и те же клеммы к низковольтному источнику постоянного тока, в том числе от аккумуляторной или солнечной батареи, с напряжением в диапазоне от 12 до 18 В или к сети переменного тока с напряжением в диапазоне от 12 до 260 В.

Источник питания может быть выполнен малогабаритным, переносным, обеспечивает широкий диапазон входных напряжений и может найти применение при создании различных бытовых приборов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении ключевых стабилизирующих источников вторичного электропитания с бестрансформаторным входом различного назначения. Изобретение решает задачу создания универсального портативного надежного экономичного источника питания с широким диапазоном входных напряжений с возможностью работы от источника постоянного тока с напряжением 12 - 18 В или сети переменного тока с напряжением 12 - 260 В. Источник питания содержит индуктивно-емкостный фильтр питания, выпрямительный мост, силовой ключ в виде МДП-транзистора, накопительный конденсатор, стабилизатор тока, транзистор, первый и второй стабилитроны, первый, второй, третий резисторы. Заявляемое техническое решение, использующее принцип заряда емкости в начале полупериода и полевой транзистор с изолированным затвором в качестве ключевого элемента, позволяет решить поставленную техническую задачу - расширение диапазона рабочих напряжений и области применения. 3 ил.

Источник питания, содержащий фильтр питания, соединенный с выпрямительным мостом, первый выход которого соединен с первым выводом силового ключа, второй вывод которого соединен с первым выводом накопительного конденсатора и является первым выходом устройства, вторым выходом которого является подключенный ко второму выходу выпрямительного моста второй вывод накопительного конденсатора, отличающийся тем, что силовой ключ выполнен в виде МДП транзистора, исток, сток и затвор которого являются соответственно первым, вторым и третьим его выводами, введены стабилизатор тока, транзистор, первый и второй стабилитроны, первый, второй, третий резисторы, при этом второй выход выпрямительного моста соединен с первым выводом первого резистора и первым выходом стабилизатора тока, второй выход которого подключен к первому выводу второго резистора, катоду второго стабилитрона, третьему выводу силового ключа и коллектору транзистора, база которого соединена с первым выводом третьего резистора и анодом первого стабилитрона, катод которого соединен со вторым выводом первого резистора, а эмиттер транзистора соединен со вторыми выводами второго и третьего резистора, анодом второго стабилитрона и первым выводом силового ключа.