Импульсный источник питания Советский патент 1984 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может использовано для питания радиоэлектронной аппара-уры.

Известен импульсный источник пита НИН, содержащий последовательно соединенные ключевой транзистор, LDCфильтр преобразователь постоянного напряжения с триггерсвд со счетным входом и выходным трансформаторомCli Недостатками известного устройства являются его сложность, низкая надежность,связанная с большим количеством элементов, а также большая постоянная времени защиты от перегрузок из-за наличия интегрирующих элементов в фильтре.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является импульсный источник питания, содержащий ключевой стабилизатор напряжения, состоящий из ключевого элемента LDe-фильтра, модулятора, подключенного, к входному выводу устройства, а выходом - к ключевому элементу, один вход модулятора соединен с выходом узла управления, подключенного к выходу ключевого стабилизатора, узел защиты, двухтактный транзисторный преобразователь напряжения, выполненный по схеме автогенератора Ройера, причем в узел защиты входит датчик тока преобразователя напряжения, узел сравнения, резистивный делитель напряжения 12 J.

Недостаткс1ми известного устройств являются необходимость повторного запуска устройства после срабатывания защиты, низкая надежность работы из-за возможности ложных срабатываний защиты и возможности работы транзисторов преобразователя напряжения в линейном режиме.

Целью изобретения является повышение надежности в работе импульсного источника питания за счет придания ему свойства автоматического включения после устранения короткого Эс1Мыкания или перегрузки и за счет защиты от выхода из строя силовых транзисторов усилителя мощности в случае выхода их из режима насыщения при перегрузках.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный источник пита,ния, содержащий ключевой стабилизатор напряжения, состоящий из ключевого элемента, подключенного к входному выводу источника питания, а выходом - к LDC-фильтру, модулятор, подключенный к входному в.ыводу источника питания, а выходом - к входу кл очевого элемента, причем первый вход модулятора соединен с выходом удла управления, родключенного к выходным выводам, Ключевого стабилизатора напряжения, узел/защиты, подключенный входными силовыми выводами

к выходным выводам ключевого стабилизатора, а выходными силовыми вцводами - к двухтактному транзисторному преобразователю напряжения, состоящему из автогенератора Ройера, одним из выходов соединенного с вторым входом модулятора, причем выходы автогенератора Ройера соединены с управлякядими входами двухтактного транзисторного усилителя мощности, в эмиттерные цепи транзисторов усили теля мощности включен выходной силовой трансформатор, причем узел защиты состоит из датчика тока преобразователя напряжения, включенного между первыми входньви и выходным силовыми выводами узла защиты, узла сравнения, транзистор которого базой соединен со средней точкой резистивного делителя напряжения, соединенного с выходным силовым выводом узла защиты эмиттером через первый резистор - с первым выходным силовым выводом узла защиты, а коллектором - с первым выводом второго резистора, дополнитель но введены два транзистора, три резистора и два диода, причем база второго введенного транзистора соединена с вторым выводом второго резистора узла защиты, эмиттер - с вторым выходным силовым выводом узла защиты а коллектор через первый введенный резистор - с базой первого введенного транзистора, коллектор и эмиттер которого соединены соответственно с первым входом модулятора и первым входным силовым выводом узла защиты, причем к эмиттеру и базе второго введенного транзистора подключен вто рой введенный резистор, к эмиттеру транзитора узла защиты подключен третий введенный резистор, второй вывод которого соединен с катодами введенных диодов, аноды которых соединены с базами транзисторов двухтактного усилителя мощности.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого импульсного источника питания.

Он содержит ключевой стабилизатор 1 напряжения, состоящий из ключевого элемента 2, узла управления 3, силового- LDC-фильтра 4, модулятора 5, один из входов которого соединен с коллектором транзистора 6 узла управления 3, и включенный с ним последовательно через узел защиты 7 двухтактный транзисторный преобразовател 8 напряжения, выполненный на базе задающего генератора 9, типа автогенератора Ройера, один из выходов которого соединен со вторым входом модулятора 5, и двухтактного транзисторного усилителя 10 мощности в эмиттерные цепи транзисторов 11 которого включен силовой трансформатор 12. Узел защиты 7 состоит из датчика 13 тока преобразователя 8 напряжения, включенного между первьлми входной и выходной силовыми клеммами узла защиты 7, схемы 14 сравнения на транзисторе, базой подключенного к средней точке резистивного делителя 15 напряжения, крайними выходами соединенного с выходными силовыми клеммами узла защиты 7, эмиттером через первый резистор 16 - с первой входной силовой клеммой узла защиты 7, коллектором - с одним выводом второго резистора 17. Кроме того, узел защиты 7 содержит дополнительно введенные два транзистора 18 и 19 (три резистора 20 - 22 и два диода 23 и 24. Причем база второго транзистора 18 соединена с первым выводо второго дополнительного резистора 20 и вторым выводом второго резистора 1 узла защиты 7, эмиттер - с вторым выводом второго дополнительного резистора 20 и с второй силовой клем мой узла защиты 7, а коллектор через первый дополнительный резистор 21 с базой третьего транзистора 19 узла защиты 7, эмиттер которого соединен с первой входной силовой клеммой уз-ла защиты 7, а коллектор - с коллектором транзистора 6 узла управления 3 ключевого стабилизатора 1, катоды диодов 23 и 24 соединены вместе и через третий дополнительный резистор 22 подключены к эмиттеру первого транзистора 14 узла защиты 7, а анод каждого из диодов 23 и 24 соединен с базой одного из транзисторов 11 усилителя 10 мощности. Устройство работает следукхцим образом. При отсутствии коротких замыканий или перегрузок узел защиты 7 на рабо ту устройства не влияет, и источник питания работает как типовой блок питания, содержащий релейный ключево стабилизатор 1 напряжения, сийхронизированный с преобразователем 8 напряжения через модулятор 5, рующий напряжение пилообразной из напряжения прямоугольной формы, поступающего с одной из выходных обмоток трансформатора задающего генератора 9, который также задает рабочую частоту источника питания и формирует входные напряжения усилителя 10 мощности. Силовые транзисторы II последнего поочередно насыщаются, при этом потенциалы их баз и коллекторов становятся практически равнш и С выходных обмоток силового трансфор матора 12 снимают напряжения, поступающие к потребителям. Узел защиты 7 настроен таким обра зом, что сумма падений Напряжений на датчика 13 тока и нижнем плече делителя 15 напряжения меньше, чем падение напряжения на резисторе 16 за счет тока, протекающего по цепи: аза открытого транзистора 11 усилителя 10 мощности, соответствующий циод . 23 или 24, резистор 22, резистор 16. Тогда транзисторы 12, 18 и 19 закрыты, и узел защиты 7 не влияет на работу стабилизатора 1 напряжения. Сопротивление резистора 17 при этом выбирается в 5-10 раз больше чем сопротивление резистора 22 с тем чтобы при открывании транзистора 14 его ток мало влиял на изменение потенциала эмиттера. При возникновении перегрузки увеличивается падение напряжения на дат чине 13 тока и транзистор 14 начнет открываться. В случае, если перегруз ка значительна и величины базовых токов транзисторов 11 недостаточны для обеспечения их насыщения, резко уменьшается ток через резисторы 16 и 22, что форсирует отпирание транзистора 14. Более того, если ток нагрузки не увеличивается, а выход транзисторов 11 из насыщения произошел под влиянием других факторов, например изменения температуры, все равно транзистор 14 откроется.При этом откроются и транзисторы 18 и 19 в результате чего коллектор транзистора 6 узла управления 3 окажелся зашунтированным насыщенным транзистором 19 и узел управления 3 ключевого стабилизатора 1 напряжения окажет ся отключенным и на последующую работу устройства влиять не будет. Ключевой стабилизатор 1 напряжения, вследствие снижения напряжения на первом входе модулятора 5 переходит в режим работы а большой скважностью, в результате чего напряжение на его выходе снижается в несколько раз по сравнению с номинальным, ток через датчик 13 тока.также уменьшается, однако транзистор 14 по-прежнему остается открытым, так как снижение напряжения на выходе стабилизатора 1 напряжения приводит к уменьшению падения напряжения на резисторах 16 и 22. .Такое выполнение узла защиты обеспечивает формирование вольт-амперной нагрузочной характеристики с отрицательным участком в области значений сопротивлений нагрузки от О до номинальной; После устранения перегрузки источник автоматически возврг щается в исходный режим работы. Ток в режиме короткого за1 шкания в нагрузке за счет уменьшения напряжения на выходе стабилизатора в устройстве примерно на порядок меньше номинального, а за .счет отсутствия реактивностей в узле защиты он практически безынерционен .

ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ содержащий ключевой стабилизатор напряжения, состоящий из ключевого элемента, подключенного к входному выводу источника питания, а выходомк LDC-фильтру, модулятор, подключенный к входному выводу источника питания, а выходом - к входу ключевого элемента, причем первый вход, модулятора соединен с выходом узла управления, подключенного к выходным выводам ключевого стабилизатора напряжения, узел защиты, подключенный входньми силовыми выводами к,выходньм выходам ключевого стабилизатора, а выходными силовыми выводами - к двухтактному транзисторному преобразователью напряжения, состоящему из автогенератора Ройера, одним из выходов соединенного с вторым входом мрцулятора, причем выходы автогенератора Ройера соединены с управляющими входами двухтактного транзисторного усилителя мощности, в эмиттерные цепи транзисторов усилителя мошности включен выходной силовой трансформатор, причем узел защиты состоит из датчика тока преобразова теля напряжения, включенного между первьв 4и входным и выходным силовыми выводами узла защиты, узла сравнения, транзистор которого базой соединен со средней тучкой резистивного делителя напряжения, соединенного с выходньин силовьм выводом узла защиты, эмиттером через первый резистор - с первым выходным силовым выводом узла защиты, а коллектором - с первым выводом второго резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, в него дополнительно введены два транзистора, три резистора и два диода, причем база второго введенного транзистора соединена с вторым выводом второго резистора узла защиты, эмиттер - с вторым выходным силовым выводом, а коллектор через первый введенный резистор - с базой первого введенного транзистора, коллектор и эмиттер которого соединены с первым входом модулятора и первым входным силовым выводсм узла защиты, прячем к эмиттеру и база второго введенного транзистора подключен второй введен ный резистор, к эмиттеру транзистора узла защиты подключен третий введенный резистор, второй вывод которого соединен с катодами введенных диодов, аноды которых соединены с базами транзисторов двухтактного .усилителя мощности.