Стабилизированный источник питания Советский патент 1983 года по МПК G05F1/30 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам электропитания аппаратуры, и может быть использовано в устройствах стабилизации выпрямленного напряжения. Известны стабилизированные источники питания, используемые для стабилизации выпрямленного напряжения, содержащие трансформатор, по крайней мере, с двумя выходными обмотками, выпрямители, стабилизатор напряжения с двумя или более последовательно включенными регулирующими транзисторами и схему управления. ДаннЕяе устройства работают таким образом, что в зависимости от величины питающего напряжения один из трансформаторов стабилизатора является регулирующим, а остальные заперты или находятся в состоянии насыщения 1. Недостатком таких схем является наличие в силовой цепи стабилизатора, по крайней мере, двух последовательно включенных транзисторов (или диода и транзистора). Это требует увеличения .минимального питающего напряжения на входе стабилизатора, что снижает КПД источника питания. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стабилизированный источник питания для микроэлектронной аппаратуры, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена с одним средним и с п(п 3, 5, 7...) парами симметричных выводов, выпрямители, делитель выпрямленного напряжения и стабилизатор с последовательным регулирую-, щим транзистором и цепью обратной связи Сопорны.м элементом. К каждой паре симметричных выводов трансформатора подключена своими входами пара выпрямителей. Выход пары выпрямителей, расположенной ближе к среднему выводу трансформатора соединен с питающим, зажимом регулирующего транзистора непосредственно, а выходы каждой из остальных (п-1) пар выпрямителей через силовые электроды дополнительных транзисторов, базы которых подключены к выходам усилителей - инверторов (схемы управления), одни входы которых подсоединены к.разнопотенциальным точ кам делителя выпрямленного напряжения, другие - к опорному элементу, причем уси лители соединены между собой по схеме ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а средний вывод трансформатора подключен к общему питающему зажиму 2. Недостатком известного источника питания является уменьщение его КПД вследствие выделения на дополнительных тран зисторах избыточной мощности рассеивания. Кроме того, для поддержания дополнительных транзисторов в насыщенном состоянии необходима сравнительно мощная схема управления, что также ухудшает энергетические характеристики стабилизатора. Цель изобретения - повышение КПД стабилизированного источника питания. Поставл.енная цель достигается тем, что в стабилизированный источник питания, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена с одним средним и с п (п 1, 2, 3...) парами симметричных выводов, основные и вспомогательные выпрямители, стабилизатор с последовательным регулируюш,им транзистором и цепью обратной связи с опорным элементом, дополнительные транзисторы, базы которых подключены к выходам схем управления, а их одни силовые электроды подключены к выходам вспомогательных выпрямителей, введен компенсирующий трансформатор СП-1 парами первичных обмоток, каждая из которых включена в цепь вспомогательных выпрямителей, а каждая из вторичных обмоток включена в цепь основных выпрямителей, причем другие электроды дополнительных транзисторов соединены непосредственно со средним выводом силового трансформатора и обшей питающей шиной. Введение компенсирующего трансформатора позволяет путем выбора соответствующего коэффициента трансформации уменьшить коллекторный ток дополнительных транзисторов, и напряжение насыщения. Кроме того, снижаются затраты мощности на управление дополнительными транзисторами, в результате чего КПД стабилизированного источника питания повышается на . На чертеже представлена электрическая схема стабилизированного источника питания. Источник питания содержит силовой трансформатор 1, вторичная обмотка которого выполнена с одним средним и с п (п 2, 2, 3...) парами симметричных выводов, основные 2 и вспомогательные 3 выпрямители, стабилизатор с последовательным регулирующим транзистором 4 и цепью обратной связи с опорным элементом 5, дополнительные транзисторы 6, базы которых подключены к выходам схем 7 управления, например усилителей инверторов, а их одни силовые электроды подключены к выходам вспомбгательных выпрямителей 3, компен-: сируюший трансформатор 8 с п-1 парами первичных обмоток 9, каждая из которых включена в цепь вспомогательных выпрямителей 3, а каждая из вторичных обмоток 10 включена в цепь основного выпрямителя 2, причем другие силовые электроды дополнительных транзисторов 6 соединены не посредственно со средним выводом силового трансформатора 1 и общей шиной питания. Устройство работает следующим образом.. При минимальном переменном напряже НИИ на входе трансформатора 1 дополннтельные транзисторы б, выполняющие функцию, ключей, открыты сигналами со схем 7 управления. При этом на первичные обмотки 9 трансформатора 8 поступает переменное напряжение с п-1 пар выводов вторичной обмотки трансформатора 1. Полярность напряжения на обмотках трансформаторов 1 и 8 показана на чертеже. Все первичные обмотки 9 трансформатора 8 имеют одинаковое число витков, поэтому величина напряжения на всех обмотках 9 будет одинакова и равна напряжению, приложенному к той обмотке, которая, включена в цепь вспомогательного выпрямителя 3, имеющего наибольщее входное напряжение. Это приведет к запиранию всех остальных вспомогательных выпрямителей, имеющих меньшую амплитуду входного напряжения.

На вторичной обмотке 10 трансформатора 8 наводится переменное напряжение, амплитуда которого определяется соотноше-нием витков обмоток 9 и 10 и которое увеличивает величину напряжения на входе основного выпрямителя 2, обеспечивая работоспособность стабилизатора при минимальном напряжении на регулирующем транзисторе 4. С увеличением напряжения на

трансформаторе 1 соответствующая схема управления 7 запирает дополнительный транзистор 6, подключенный к вспомогательному выпрямителю 3, имеющему наибольщее напряжение, в результате чего осуществляется переход от выпрямителя с более высоким напряжением к выпрямителю с более низким. При уменьщении напряжен ия питания происходит обратный переход от выпрямителей с более низким напряжением к выпрямителю с более высоким напряжением, поддерживая напряжение на регулирующем транзисторе 4 неизменным с точностью дискрета. Переключение схем 7 управления производится смещению, получаемому от сравнения напряжения, изменяющегося пропорционально напряжению питания и с величиной опорного элемента 5 стабилизатора.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает повыщение КПД на 7-12% за счет уменьщения в 5-10 раз (в зависимости от выбранного коэффициента трансформации обмоток компенсирующего трансформатора) коллекторного тока и напряжения насыщения дополнительных трансформаторов и снижения затрат мощности на управление указанными транзисторами.

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, содержащий силовой трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена с одним средним и с п (п 1,2, 3...) парами симметричных выводов, основные и вспомогательные выпрямители, стабилизатор с последовательным регулируюш,им транзистором и цепью обратной связи с опорным элементом, дополнительные транзисторы, базы которых подключены с выходами схем управления, а их одни силовые электроды подключены к выходам вспомогательных выпрямителей, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введен компенсирующий трансформатор с (п-1) парами первичных обмоток, каждая из которых включена в цепь вспомогательных выпрямителей, а каждая из вторичных обмоток включена в цепь основных выпрямителей, причем другие силовые электроды дополнительных транзисторов соединены непосредственно со средним выводом силового трансформатора и общей питающей щиной. (Л 4; со 00 00