Система стабильного электропитания Советский патент 1984 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания, Известен источник электропитани постоянного напряжения, содержащий последовательно соединенные импульсный регулятор, L.D -фильтр с делителем напряжения на конденсаторах и преобразователь постоянного напряжения в переменное (инвертор), в котором приняты меры дл снижения УРОВНЯ напряжения на элементах схемы путем подключения к точке соединения конденсаторов делителя напряжения полумостового ин вертора одной из обкладок конденса тора входного LС -фкльтра ff} Недостатком устройства является неравное деление входного напряжения на конденсаторах делителя, опр деляемое значительным разбросом но нальной величины емкости конденсаторов делителя и различным .изменением емкости конденсаторов в проце их старения, изменения температуры окружающей среды и т. д. Наиболее близким к предлагаемом по технической сущности является система стабильного электропитания содержащая импульсный стабилизатор напряжения, состояш,ий из регулирую щего элемента, силовая цепь которо включена между входным вьшодом и дросселем силового фильтра, конд сатород силового фильтра, включенных по схеме делителя напряжения, входом подключенного к входу узла сравнения, выход которого через ус литель постоянного тока и широтноимпульсный модулятор соединен с управляющим входом регулирующего элемента, блокирующего диода, один электрод которого подключен к точк соединения регулирующего элемента с дросселем силового фильтра, и преобразователь постоянного напряжения в переменное, В такой системе стабильного пит ния обеспечивается автоматическое выравнивание напряжен1тя на конденсаторах делителя силового фильтра в результате параллельного подключения к одному из конденсаторов делителя напряжения цепочки, состоящей из посшедовательно соединенной с коммутируквдим диодом вторичной обмотки дросселя силового фильтра 2j. Недостатками известного устройства являются большая пульсация входного тока и необходимость в са мостоятельном узле управления преобразователя, который не используется для стабилизации (регулирования) напряжения, что не позволяет полностью реализовать возможности системы электропитания в целом. Цель иьобретения - улучшение характеристик системы электропитания путем уменьшения пульсации тока, потребляемого от первичного источника и упрощение путем исключения самостоятельного узла управления транзисторами преобразователя. Поставленная цель достигается тем,, что в систему стабильного электропитания, содержащую импульсный стабилизатор напряжения, состоящий из регулирующего элемента, силового ijC-фильтра с блокирующими диодами и П€;рвым и вторым конденсаторами, образу эщими делитель напряжения, узла сравнения, усилителя обратной связи, вход которого соединен с выходом узла сравнения, широтно-импульсного модулятора, вход которого соединен с усилителем обратной связи, а выход - с управляющим входом регулирующего элемента,, преобразователь постоянного напряжения в переменное, состоящий из первого и второго транзисторов, силового трансформатора, одна вторичная обмотка которого соединена с выводами для подключения нагрузки, причем вход узла сравнения подключен к другой вторичной обмотке силового трансформатора, дополнительно введены трансформатор и два отсекающих диода, а регулирующий элемент выполнен в виде двух соединенных эмиттерами и связанных с отрицательным входным выводом силовызс транзисторов, коллекторы которых через две идентичные обмотки введенного трансформатора соединены сотрицательными выводами конденсаторов делителя, при этом положительные выводы конденсаторов делителя соединены соответственно с коллекторами первого и второго транзисторов преобразователя и через указанные отсекающие диода и дроссель .{.С-фильтра с положительным выводом источника питания вместе с катодами блокирующих диодов, анодами соединенных с коллекторами транзисторов регулирующего элемента , Кроме того, первичная обмотка трансформаJTopa в преобразователе зклкЧена межшу вторыми (положительными) выводами конденсаторов . ЬС-фихгьтра и коллекторами транзисторов преобразователя, эмиттеры и базы которых соединены соответственно с концом и началом и отводами обмоток введенного трансформатора. На чертеже представлена функциональная схема, системй стабильного электропитания, Система стабильного электропитания содержит импульсный стабилизатор 1 и преобразователь 2 постоянного напряжения- в переменное, явля щийся нагрузкой для стабилизатора Импульсный стабилизатор 1 содержит регулирующий элемент - транзисторы 3 и 4, подключенные эмиттерами к о рицательному вводу источника питания. Коллекторы транзисторов 3 и 4 соединены соответственно, с на чалом первой и концом второй обмоток трансформатора 5 и анодами бло кирующих диодов 6 и 7, катоды кото рых подключены к положительному вводу источника питания, Конец первой обмотки трансформа тора 5 соединен с отрицательным вы водом первого конденсатора 8, а начало второй обмотки трансформатора 5 - с отрицательным выводом второго конденсатора 9 делителя на пряжения сглаживающего фильтра, дроссель 10 которого подключен между положительным вводом источника питания Е и анодами отсекающих диодов 11 и 12, катоды которых соединены с.положительными выводами конденсаторов 8 и 9, с первично обмоткой трансформатора 13 преобра зователя 2. Первый транзистор 14 преобразователя 2 коллектором подключен iK положительному выводу кон денсатора .9, а второй транзистор 15 преобразователя 2 коллектором подключен к положительному выводу конденсатора 8. Эмиттеры транзисто ров 14 и 15 преобразователя 2 соединены с отрицательными выводами конденсаторов 8 и9, а базами - с отводами первой и второй обмоток трансформатора 5- Нагрузка 16 подключена к одной из вторичных обмоток трансформатора 13, а другая вторичная обмотка трансформатора 1 подключена к входу узла 17 сравнения, выход которого через усилитель 18 постоянного тока связан с управляемым входом широтно-импульс ного модулятора 19. Выход модулято ра 19 подключен к базам регулирующих транзисторов 3 и 4i . Система стабильного электропита ния работает следующим образом. Узел 17 сравнения в зависимости от возмущающего воздействия (изменения напряжения источника питания или сопротивления нагрузки 16) изменяет через усилитель 18 постоянного тока коэффициент заполнения выходного напряжения широтно-импульсного модулятора 19 таким образом, чтобы сохранить среднее значение напряжения на выходе прео разователя 2 прежним.(до возмущаквдего воздействия) в заданных пределах . В квазиустановившемся режиме пр Минимальном напряжении источника питания коэффициент заполнения управляющего напряжения модулятора 19 равен единице.В один .из полупериодов управляющего напряжения открыт, например, транзистор 3 и закрыт транзистор 4, ток от источника питания протекает через транзистор 3 и первую обмотку трансформатора 5, конденсатор 6, диод 11 и дроссель 10. При этом происходит заряд конденсатора 8, одновременно на вторую обмотку трансформатора 5 трансформируется напряжение, которое через диод 7 и дроссель 10 поступает на конденсатор 9, подзаряжая его до напряжения на второй рбмотке трансформатора 5. Вследствие идентичности (равенства числа витков) обмоток трансформатора 5 происходит деление на два входного напряжения на конденсаторах 8 и 9 (без учета потерь на транзисторе 3 диодах б и 7/ трансформаторе 5 и дросселе 10). При открытом состоянии транзистора 3 на отводах обмоток 1рансформа тора 5 формируется на,пряжение с полярностью, открывающей транзистор 15 преобразователя 2s При разряде конденсатора 9 на пер вичную обмотку трансформатора 13 на нагрузке формируется положительный полупериод напряжения U{i,.Аналогично, во второй полупериод управляющего напряжения ( происходит заряд конденсатора 9 и подзаряд конденсатора 8 через транзистор 4, дроссель 10, диоды 12 и 6 до половины входного напряжения, и формируется отрицательный полупериод напряжения на нагрузке во время разряда конденсатора 8 на обмотку трансформатора 5 через открытый транзистор 14. При этом также обеспечивается автоматическое выравнивание напряжения на конденсаторах 9 и 8, По мере увеличения входного напряжения коэффициент заполнения модулирующего напряжения уменьшается, в моменты паузы модулирующего напряжения энергия, накопленная в дросселе 10 и индуктивности трансформатора 5, передается на конденсаторы 8 и 9 через диоды 6 и 7. Таким образом, напряжение на нагрузке 16 регулируется не только по. ширине, но одновременно и по амплитуде импульсов выходного напряжения преобразователя, следовательно, в сравнении с прототипом для обеспечения стабилизации выходного напряжения при изменении входного напряжения в тех же пределах угол регулирования напряжения (изменение коэффициента заполнения импульсов модулятора 19) в предлагаемой системе питания значительно меньше, а следовательно, уменьшены пульсации входного тока. Уменьшение пульсации входного тока позволяет улучшить массогабаритные характеристики фильтра,необходимого для сглаживания пульсации входного тока. Кроме того, управление транэ 1сторами преобразователя от введенного трансформатора упростило устройство в целом, так как отпала необходимость в узле управления транзисторами. чиптппями

CHCTEI-Ui СТАБИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ/ содержащая импульсный стабилизатор напряжения, состоящий из регулирующего элемента, силового LC -фильтра с блокирующими диодами и nepJBbw и вторым конденсаторами, образующими делитель напряжения, узла сравнения, усилителя обратной связи, вход которого соединен с выходом узла сравнения, широтно-импульсного модулятора, вход которого соединен с усилителем обратной связи, а выход - с управляк им входом регулирующего элемента, преобразователь постоянного напряжения в переменное, состоящий из первого и второго транзисторов, силового трансформатора, одна вторичная обмотка которого соединена с выводами для подключения на грузки, причем вход узла сравнения подключен к другой вторичной обмотке силового трансформатора, о т личающаяся тем, что, с целью уменьшения пульсации входного тока и упрощения, дополнительно вв.едены трансформатор и отсекающие диоды, а регулирующий злемент выполнен в виде двух соединенных эмиттерами и связанных с отрицательНЫМ.-ТБХОДНЫМ выводом силовых транзисторов, коллекторы которых соответственно через две идентичные обмотки введенного трансформатора соединены с отрицательными выводами первого и второго конденсаторов делителя, при этом положительные выводы второго и первого конденсаторов делителя соединены соответственно с коллекторами первого и второго транзисторов преобразо л вателя .и через введенные отсекающие диоды и дроссельLC -фильтра с положительным выводом для подключения источника питания, блокирующие диоды катодами подключены к положительному вводу источника питания, анодами - к коллекторам транзисторов регулирующего элемента, а первичная обмотка трансформатора преобразователя включена межсг ду коллекторами первого и второго ел транзисторов преобразователя, эмиттеры и базы которых соединены соот00 ветственно с концом первой и нача.j:;: лом второй и отводами обмоток о введенного трансформатора.