ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Российский патент 2022 года по МПК H02M3/156 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

В настоящее время известен источник вторичного электропитания (Datasheet search site Linear Technology Corporation LT1248), содержащий повышающий однотактный преобразователь постоянного напряжения, первый и общий выходные выводы которого подключены ко входу усилителя обратной связи с опорным элементом, выход которого соединен через первый резистор с эмиттером согласующего транзистора, база которого подключена к первому выводу питания блока управления, а коллектор к точке соединения первого вывода второго резистора и анода переключающего диода, катод которого подключен к выходному выводу задающего генератора, соединенному с первым входным выводом первого логического элемента И, второй входной вывод которого, соединен через первый логический инвертор с точкой соединения второго вывода второго резистора и первым выводом времязадающего конденсатора, второй вывод которого подключен к общему выводу источника питания блока управления, к которому подключены общие выводы питания задающего генератора, первого логического элемента И, первого логического инвертора и который объединен с общим выходным выводом повышающего однотактного преобразователя постоянного напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является источник вторичного электропитания (Datasheet search site Fairchild Semiconductor Corporation FAN7529), содержащий повышающий однотактный преобразователь постоянного напряжения, первый и общий выходные выводы которого подключены ко входу усилителя обратной связи с опорным элементом, выход которого соединен через первый резистор с эмиттером согласующего транзистора, база которого подключена к первому выводу питания блока управления, а коллектор к точке соединения первого вывода второго резистора и анода переключающего диода, катод которого подключен к выходному выводу задающего генератора, соединенному с первым входным выводом первого логического элемента И, второй входной вывод которого, соединен через первый логический инвертор с точкой соединения второго вывода второго резистора и первым выводом времязадающего конденсатора, второй вывод которого подключен к общему выводу источника питания блока управления, к которому подключены общие выводы питания задающего генератора, первого логического элемента И, первого логического инвертора и который объединен с общим выходным выводом повышающего однотактного преобразователя постоянного напряжения, вход управления которого подключен к выходному выводу буферного усилителя, при этом первые выводы питания задающего генератора, первого логического инвертора и первого логического элемента И подсоединены к первому выводу питания блока управления.

Недостатком известных устройств, описанных выше является низкая надежность в связи с тем, что при снижении тока нагрузки до уровня близкому к холостому ходу выходное напряжение начинает неуправляемо повышаться, что может привести к пробою выходных конденсаторов и переключающего транзистора однотактного преобразователя постоянного напряжения.

Задача изобретения является повышение надежности источника вторичного электропитания.

Поставленная задача достигается тем, что в заявленное устройство содержащее повышающий однотактный преобразователь постоянного напряжения, первый и общий выходные выводы которого подключены ко входу усилителя обратной связи с опорным элементом, выход которого соединен через первый резистор с эмиттером согласующего транзистора, база которого подключена к первому выводу питания блока управления, а коллектор к точке соединения первого вывода второго резистора и анода переключающего диода, катод которого подключен к выходному выводу задающего генератора, соединенному с первым входным выводом первого логического элемента И, второй входной вывод которого, соединен через первый логический инвертор с точкой соединения второго вывода второго резистора и первым выводом времязадающего конденсатора, второй вывод которого подключен к общему выводу источника питания блока управления, к которому подключены общие выводы питания задающего генератора, первого логического элемента И, первого логического инвертора и который объединен с общим выходным выводом повышающего однотактного преобразователя постоянного напряжения, вход управления которого подключен к выходному выводу буферного усилителя, при этом первые выводы питания задающего генератора, первого логического инвертора и первого логического элемента И подсоединены к первому выводу питания блока управления предлагается ввести второй логический элемент И, второй логический инвертор, источник порогового напряжения и элемент сравнения, первый входной вывод которого подключен к источнику порогового напряжения, второй входной вывод - к выходному выводу усилителя обратной связи, а выходной вывод через второй логический инвертор к первому входному выводу второго логического элемента И, второй входной вывод которого подсоединен к выходному выводу первого логического элемента И, а выходной вывод - к входу буферного усилителя, при этом первые и общие выводы питания второго логического инвертора и второго логического элемента И подключены соответственно к первому и общему выводам питания блока управления.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На фиг. 1 приведена функциональная схема источника вторичного электропитания,

На фиг. 2 приведены:

- диаграмма напряжения на выходе задающего генератора 9-18;

- диаграмма напряжения на времязадающем конденсаторе 12-19;

- диаграмма напряжения на выходном выводе буферного усилителя 13-20;

- диаграмма напряжения на выходе усилителя обратной связи с опорным элементом 2-21;

- диаграмма напряжения на выходе второго логического инвертора 15-22;

Источник вторичного электропитания на фиг.1 содержит повышающий однотактный преобразователь постоянного напряжения 1, первый и общий выходные выводы которого подключены к входу усилителя обратной связи с опорным элементом 2, выход которого соединен через первый резистор 3 с эмиттером согласующего транзистора 4, база которого подключена к первому выводу питания 5 блока управления 6, а коллектор к точке соединения первого вывода второго резистора 7 и анода переключающего диода 8, катод которого подключен к выходному выводу задающего генератора 9, соединенному с первым входным выводом первого логического элемента И 10, второй входной вывод которого, соединен через первый логический инвертор 11 с точкой соединения второго вывода второго резистора 7 и первым выводом времязадающего конденсатора 12, второй вывод которого подключен к общему выводу источника питания блока управления 6, к которому подключены общие выводы питания задающего генератора 9, первого логического элемента И 10, первого логического инвертора 11 и который объединен с общим выходным выводом повышающего однотактного преобразователя постоянного напряжения 1, вход управления которого подключен к выходному выводу буферного усилителя 13, при этом первые выводы питания задающего генератора 9, первого логического инвертора 11 и первого логического элемента И 10 подсоединены к первому выводу питания блока управления 6.

Также в источник вторичного электропитания введены второй логический элемент И 14, второй логический инвертор 15, источник порогового напряжения 16 и элемент сравнения 17 первый входной вывод которого подключен к источнику порогового напряжения 16, второй входной вывод - к выходному выводу усилителя обратной связи 2, а выходной вывод через второй логический инвертор 15 к первому входному выводу второго логического элемента И 14, второй входной вывод которого подсоединен к выходному выводу первого логического элемента И 10, а выходной вывод - к входу буферного усилителя 13, при этом первые и общие выводы задающего генератора питания второго логического инвертора 15 и второго логического элемента И 14 подключены соответственно к первому и общему выводам питания блока управления.

Источник вторичного электропитания работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства в установившемся режиме. Допустим в начальный момент времени на интервале от t₀ до t₁ (фиг. 2) ток нагрузки на выходных выводах повышающего однотактного преобразователя постоянного напряжения 1 превышает минимально допустимый, при этом на выходе усилителя обратной связи 2 будет формироваться напряжение 21 которое через первый резистор 3, согласующий транзистор 4, второй резистор 7 обеспечивает необходимую крутизну пилообразного напряжения 19 на первом выводе времязадающего конденсатора 12. Нулевой уровень пилообразного напряжения эквивалентный логическому нулю на первом выводе времязадающего конденсатора 12 обеспечивается с помощью цепи из переключающего диода 8, катод которого подключен к выходному выводу задающего генератора 9, формирующий короткие импульсы напряжения требуемой частоты 18. Пилообразное напряжение с помощью первого логического инвертора 11 превращается в последовательность импульсов сдвинутых относительно импульсов 18 с выхода задающего генератора 9 на необходимую величину для формирования на выходе буферного усилителя 13 последовательность импульсов управления, скважность которых обеспечивает заданную величину напряжения на выходных выводах повышающего однотактного преобразователя постоянного напряжения 1. Допустим в момент времени t₁ величина тока нагрузки, на выходных выводах повышающего однотактного преобразователя постоянного напряжения 1 снизилась до величины близкой к режиму холостого хода. При этом величина напряжения на выходных выводах повышающего однотактного преобразователя постоянного напряжения 1 начинает расти и одновременно скважности импульсов на выходе буферного усилителя 13 падает до минимально возможных значений. Однако так как ток нагрузки на выходных выводах повышающего однотактного преобразователя постоянного напряжения 1 слишком мал выходное напряжение, а также напряжение на выходе усилителя обратной связи 2, будет продолжать увеличиваться. Когда величина выходного напряжения на выходе усилителя обратной связи 2 в момент времени t₂ превысит пороговое напряжение 16, на выходном выводе элемента сравнения 17 появится высокое напряжение, эквивалентное логической единице на входном выводе второго логического инвертора 15 и, следовательно, появится логический ноль на первом входном выводе второго логического элемента И 14, что приведет к прекращению прохождения импульсов управления с выхода буферного усилителя 13.

Так как на вход управления повышающего однотактного преобразователя постоянного напряжения импульсы управления не поступают, напряжение на выходных выводах устройства и на выходе усилителя обратной связи 2 начинает падать до достижения величины порогового напряжения 16 в момент времени t₃.

Когда напряжение с выхода усилителя обратной связи 2 станет ниже порогового напряжения 16 в момент времени t₃, на выходе элемента сравнения 17 появится низкое напряжение и на первом входном выводе второго логического элемента И 14 появится логическая единица и на вход управления повышающего однотактного преобразователя постоянного напряжения 1 начнут поступать импульсы управления. Повышающий однотактный преобразователь постоянного напряжения 1 возобновит подачу энергии к выходным выводам, и выходное напряжение источника вторичного электропитания снова начнет повышаться.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности функционирования устройства, так как напряжение на выходных выводах источника вторичного электропитания будет ограничиваться на заданной величине и не достигнет значений, превышающих предельно допустимые для элементов устройства.

Таким образом заявлен источник вторичного электропитания, содержащий повышающий однотактный преобразователь постоянного напряжения 1, первый и общий выходные выводы которого подключены ко входу усилителя обратной связи с опорным элементом 2, выход которого соединен через первый резистор 3 с эмиттером согласующего транзистора 4, база которого подключена к первому выводу питания 5 блока управления 6, а коллектор к точке соединения первого вывода второго резистора 7 и анода переключающего диода 8, катод которого подключен к выходному выводу задающего генератора 9, соединенному с первым входным выводом первого логического элемента И 10, второй входной вывод которого, соединен через первый логический инвертор 11 с точкой соединения второго вывода второго резистора 7 и первым выводом времязадающего конденсатора 12, второй вывод которого подключен к общему выводу источника питания блока управления 6 к которому подключены общие выводы питания задающего генератора 9, первого логического элемента И 10, первого логического инвертора 11 и который объединен с общим выходным выводом повышающего однотактного преобразователя постоянного напряжения 1, вход управления которого подключен к выходному выводу буферного усилителя 13 при этом первые выводы питания задающего генератора 9, первого логического инвертора 11 и первого логического элемента И 10 подсоединены к первому выводу питания блока управления 6 отличающийся тем, что введен второй логический элемент И 14, второй логический инвертор 15, источник порогового напряжения 16 и элемент сравнения 17, первый входной вывод которого подключен к источнику порогового напряжения 16, второй входной вывод - к выходному выводу усилителя обратной связи 2, а выходной вывод через второй логический инвертор 15 к первому входному выводу второго логического элемента И 14, второй входной вывод которого подсоединен к выходному выводу первого логического элемента И 10, а выходной вывод - к входу буферного усилителя 13 при этом первые и общие выводы питания второго логического инвертора 15 и второго логического элемента И 14 подключены соответственно к первому и общему выводам питания блока управления.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Задача - повышение надежности источника вторичного электропитания. Устройство содержит повышающий однотактный преобразователь постоянного напряжения с усилителем обратной связи и опорным элементом, а также блок управления, состоящий из задающего генератора, логического элемента И, логического инвертора и буферного усилителя. Для решения поставленной задачи в устройство введен второй логический элемент И, второй логический инвертор, источник порогового напряжения и элемент сравнения, что позволило добиться ограничения выходного напряжения источника вторичного электропитания и тем повысить надежность функционирования устройства при воздействии значительных скачкообразных колебаний выходного тока нагрузки. 2 ил.

Источник вторичного электропитания, содержащий повышающий однотактный преобразователь постоянного напряжения, первый и общий выходные выводы которого подключены к входу усилителя обратной связи с опорным элементом, выход которого соединен через первый резистор с эмиттером согласующего транзистора, база которого подключена к первому выводу питания блока управления, а коллектор к точке соединения первого вывода второго резистора и анода переключающего диода, катод которого подключен к выходному выводу задающего генератора, соединенному с первым входным выводом первого логического элемента И, второй входной вывод которого, соединен через первый логический инвертор с точкой соединения второго вывода второго резистора и первым выводом времязадающего конденсатора, второй вывод которого подключен к общему выводу источника питания блока управления, к которому подключены общие выводы питания задающего генератора, первого логического элемента И, первого логического инвертора и который объединен с общим выходным выводом повышающего однотактного преобразователя постоянного напряжения, вход управления которого подключен к выходному выводу буферного усилителя, при этом первые выводы питания задающего генератора, первого логического инвертора и первого логического элемента И подсоединены к первому выводу питания блока управления, отличающийся тем, что введен второй логический элемент И, второй логический инвертор, источник порогового напряжения и элемент сравнения, первый входной вывод которого подключен к источнику порогового напряжения, второй входной вывод - к выходному выводу усилителя обратной связи, а выходной вывод через второй логический инвертор - к первому входному выводу второго логического элемента И, второй входной вывод которого подсоединен к выходному выводу первого логического элемента И, а выходной вывод - к входу буферного усилителя, при этом первые и общие выводы питания второго логического инвертора и второго логического элемента И подключены соответственно к первому и общему выводам питания блока управления.