ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Российский патент 2022 года по МПК H02M3/335 

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 (SNVS265C Texas Instruments LM5025), содержащий понижающий однотактный преобразователь постоянного напряжения, входные выводы которого подключены к времязадающей цепи, состоящей из резистора и конденсатора, которые подключены к первому входу компаратора и стоку транзистора, исток которого соединен с общим входным выводом, а затвор с выходом компаратора и входом R RS-триггера, вход S которого связан с выходом задающего генератора, а выход Q со схемой задержки и выбора фазы, чей выход связан со входами усилителей управления силовыми ключами, выходы которых связаны с затворами полевых транзисторов, работающих в противофазе, второй вход компаратора соединен с источником опорного напряжения через второй резистор и коллектором транзистора, эмиттер которого соединен с общим входным выводом, а база соединена с выходом усилителя обратной связи.

Известен также однотактный преобразователь постоянного напряжения (SLUS829G Texas Instruments UCC2897A), содержащий силовой импульсный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входному выводу и стоку полевого транзистора, исток которого подключен к первому выводу токоизмерительного резистора и первому выводу резистора фильтра низких частот, выход которого подключен к первому входу компаратора, ко второму входу которого подключен усилитель обратной связи, выход компаратора соединен с входом логического элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом СТОП тактового генератора, а выход с входом RS триггера R, вход S которого соединен с выходом СТАРТ тактового генератора, выходы RS триггера соединены со схемой формирования задержки, выходы которой соединены с буферными усилителями управления затворами силовых ключей.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является источник вторичного электропитания (Brian Т. Irving and Milan М. Jovanovic, Analysis and Design Optimization of Magnetic-Feedback Control Using Amplitude Modulation, IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 24, NO. 2, FEBRUARY 2009, p.426-433), содержащий понижающий однотактный преобразователь постоянного напряжения, выходные выводы которого подключены к входу усилителя обратной связи с опорным элементом, выход которого соединен через первый резистор с базой транзистора, эмиттер которого подключен к общему выходу, а коллектор к генераторной обмотке трансформатора, которая вторым выводом подключена к генератору, вторичная обмотка которого подключена к входу демодулятора, выход которого соединен с базой транзистора, эмиттер которого соединен с общим входом, а коллектор с первым входом компаратора и через резистор с источником опорного напряжения, второй вход компаратора подключен к времязадающей цепи, состоящей из резистора и конденсатора, которые подключены к входным выводам.

Недостатком известных устройств является низкая надежность в связи с тем, что при выходе из строя любого элемента обратной связи, выходное напряжение начинает неуправляемо повышаться, что может привести к пробою выходных конденсаторов и переключающего транзистора однотактного преобразователя постоянного напряжения.

Задачей изобретения является повышение надежности источника вторичного электропитания.

Поставленная задача достигается тем, что в заявленное устройство, содержащее понижающий однотактный преобразователь постоянного напряжения (ОПН), первый и второй выходные выводы которого подключены к первому и второму входу усилителя обратной связи с опорным элементом, выход которого соединен через резистор с базой транзистора, эмиттер которого подключен через второй вход усилителя обратной связи к второму выходному выводу ОПН, а коллектор транзистора соединен с первым выводом генераторной обмотки трансформатора, которая вторым выводом подключена к первому выводу генератора, у которого второй вывод подключен к третьему выходному выводу ОПН, а первый вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к второму входному выводу ОПН и через первый вход и выход демодулятора, подключен к эмиттеру транзистора, база которого подключена к второму выходу демодулятора, второй входной вывод которого подключен к второму выводу вторичной обмотки трансформатора, а коллектор транзистора соединен с инвертирующем входом компаратора и через резистор с источником опорного напряжения, предлагается дополнительно ввести резистор подключенный первым выводом к неинвертирующему входу компаратора, к средней точке времязадающей цепи и через схему управления соединен с выходом компаратора и третьим входным выводом ОПН, а первый входной вывод ОПН подключен к первому входу времязадающей цепи, при этом второй вывод резистора подключен к выпрямительному диоду, подключенному к первому выводу вторичной обмотки трансформатора, второй вывод которого подключен к второму входному выводу ОПН и выходному выводу время задающей цепи, первичная обмотка трансформатора подключена одним выводом к генератору, а вторым выводом к коллектору транзистора, эмиттер которого подключен к второму выходному выводу ОПН, а база к аноду стабилитрона, катод которого подключен к первому выходному выводу ОПН. Сущность изобретения поясняется чертежом.

На фиг. 1 приведена схема электрическая источника вторичного электропитания.

На фиг. 2 приведены:

- диаграмма напряжения на коллекторе транзистора 17-19;

- диаграмма напряжения на входе компаратора 9-20;

- диаграмма напряжения на выходе компаратора 9-21;

- диаграмма напряжения на выходе однотактного понижающего преобразователя постоянного напряжения 1-22;

Источник вторичного электропитания на фиг. 1 содержит понижающий однотактный преобразователь постоянного напряжения (ОПН) 1, первый и второй выходные выводы которого подключены к первому и второму входу усилителя обратной связи с опорным элементом 2, выход которого соединен через резистор 3 с базой транзистора 4, эмиттер которого подключен через второй вход усилителя обратной связи к второму выходному выводу ОПН 1, а коллектор транзистора 4 соединен с первым выводом генераторной обмотки трансформатора 5, которая вторым выводом подключена к первому выводу генератора 6, у которого второй вывод подключен к третьему выходному выводу ОПН 1, а первый вывод вторичной обмотки трансформатора 5 подключен к второму входному выводу ОПН 1 и через первый вход и выход демодулятора 7, подключен к эмиттеру транзистора 8, база которого подключена к второму выходу демодулятора 7, второй входной вывод которого подключен к второму выводу вторичной обмотки трансформатора 5, а коллектор транзистора 8 соединен с инвертирующем входом компаратора 9 и через резистор 10 с источником опорного напряжения 11, первый вывод резистора 14 подключен к неинвертирующему входу компаратора 9, к средней точке времязадающей цепи 12 и через схему управления 13 соединен с выходом компаратора 9 и третьим входным выводом ОПН 1, а первый входной вывод ОПН 1 подключен к первому входу времязадающей цепи 12, при этом второй вывод резистора 14 подключен к выпрямительному диоду 15, подключенному к первому выводу вторичной обмотки трансформатора 16, второй вывод которого подключен к второму входному выводу ОПН 1 и выходному выводу время задающей цепи 12, первичная обмотка трансформатора 16 подключена одним выводом к генератору 6, а вторым выводом к коллектору транзистора 17, эмиттер которого подключен к второму выходному выводу ОПН 1, а база к аноду стабилитрона 18, катод которого подключен к первому выходному выводу ОПН 1.

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) на выходе компаратора 9 формируется последовательность импульсов, скважность которых обеспечивает заданную величину напряжения на выходных выводах понижающего однотактного преобразователя постоянного напряжения 1. Допустим в момент времени t₁ происходит отказ одного из элементов обратной связи (2-5,7,8), при этом величина напряжения на выходных выводах понижающего однотактного преобразователя постоянного напряжения 1 начинает расти и одновременно скважности импульсов на выходе компаратора 9 растет до максимально возможных значений. Когда величина выходного напряжения на выходных выводах понижающего однотактного преобразователя постоянного напряжения 1 в момент времени t₂ превысит напряжение стабилизации стабилитрона 18, базовый ток транзистора 17, задаваемый стабилитроном 18 будет промодулирован переменным сигналом генератора 6 передан на вторичную обмотку трансформатора 16, выпрямлен диодом 15 и через резистор 14 поступит на неинвертирующий вход компаратора 9 и средней точке времязадающей цепи 12. Таким образом, поступивший сигнал сократит время заряда конденсатора времязадающий цепи 12 и снизит скважность импульсов на выходе компаратора 9, что в свою очередь не позволит напряжению на выходных выводах однотактного понижающего преобразователя постоянного напряжения 1 превысить напряжение стабилизации стабилитрона 18.

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

Таким образом заявлен источник вторичного электропитания, содержащий понижающий однотактный преобразователь постоянного напряжения (ОПН) 1, первый и второй выходные выводы которого подключены к первому и второму входу усилителя обратной связи с опорным элементом 2, выход которого соединен через резистор 3 с базой транзистора 4, эмиттер которого подключен через второй вход усилителя обратной связи 2 к второму выходному выводу ОПН 1, а коллектор транзистора 4 соединен с первым выводом генераторной обмотки трансформатора 5, которая вторым выводом подключена к первому выводу генератора 6, у которого второй вывод подключен к третьему выходному выводу ОПН 1, а первый вывод вторичной обмотки трансформатора 5 подключен к второму входному выводу ОПН 1 и через первый вход и выход демодулятора 7, подключен к эмиттеру транзистора 8, база которого подключена к второму выходу демодулятора 7, второй входной вывод которого подключен к второму выводу вторичной обмотки трансформатора 5, а коллектор транзистора 8 соединен с инвертирующем входом компаратора 9 и через резистор 10 с источником опорного напряжения 11, отличающийся тем, что введен резистор 14 подключенный первым выводом к неинвертирующему входу компаратора 9, к средней точке времязадающей цепи 12 и через схему управления 13 соединен с выходом компаратора 9 и третьим входным выводом ОПН 1, а первый входной вывод ОПН 1 подключен к первому входу времязадающей цепи 12, при этом второй вывод резистора 14 подключен к выпрямительному диоду 15, подключенному к первому выводу вторичной обмотки трансформатора 16, второй вывод которого подключен к второму входному выводу ОПН 1 и выходному выводу время задающей цепи 12, первичная обмотка трансформатора 16 подключена одним выводом к генератору 6, а вторым выводом к коллектору транзистора 17, эмиттер которого подключен к второму выходному выводу ОПН 1, а база к аноду стабилитрона 18, катод которого подключен к первому выходному выводу ОПН 1.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности источника вторичного электропитания. Источник вторичного электропитания содержит понижающий однотактный преобразователь постоянного напряжения (ОПН), усилитель обратной связи с опорным элементом, резисторы, транзисторы, трансформаторы, генератор, демодулятор, компаратор, источник опорного напряжения. При этом в источник вторичного электропитания дополнительно введены резистор, времязадающая цепь, схема управления, выпрямительный диод, трансформатор, транзистор, а также стабилитрон. Это позволило повысить надежность источника вторичного электропитания за счет ограничения выходного напряжения при выходе из строя любого элемента обратной связи. 2 ил.

Источник вторичного электропитания, содержащий понижающий однотактный преобразователь постоянного напряжения (ОПН) (1), первый и второй выходные выводы которого подключены к первому и второму входу усилителя обратной связи с опорным элементом (2), выход которого соединен через резистор (3) с базой транзистора (4), эмиттер которого подключен через второй вход усилителя обратной связи (2) ко второму выходному выводу ОПН (1), а коллектор транзистора (4) соединен с первым выводом генераторной обмотки трансформатора (5), которая вторым выводом подключена к первому выводу генератора (6), у которого второй вывод подключен к третьему выходному выводу ОПН (1), а первый вывод вторичной обмотки трансформатора (5) подключен ко второму входному выводу ОПН (1) и через первый вход и выход демодулятора (7) подключен к эмиттеру транзистора (8), база которого подключена ко второму выходу демодулятора (7), второй входной вывод которого подключен ко второму выводу вторичной обмотки трансформатора (5), а коллектор транзистора (8) соединен с инвертирующим входом компаратора (9) и через резистор (10) с источником опорного напряжения (11), отличающийся тем, что введен резистор (14), подключенный первым выводом к неинвертирующему входу компаратора (9), к средней точке времязадающей цепи (12), и через схему управления (13) соединен с выходом компаратора (9) и третьим входным выводом ОПН (1), а первый входной вывод ОПН (1) подключен к первому входу времязадающей цепи (12), при этом второй вывод резистора (14) подключен к выпрямительному диоду (15), подключенному к первому выводу вторичной обмотки трансформатора (16), второй вывод которого подключен ко второму входному выводу ОПН (1) и выходному выводу времязадающей цепи (12), первичная обмотка трансформатора (16) подключена одним выводом к первому выводу генератора (6), а вторым выводом к коллектору транзистора (17), эмиттер которого подключен ко второму выходному выводу ОПН (1), а база к аноду стабилитрона (18), катод которого подключен к первому выходному выводу ОПН (1).