Многоканальный стабилизированный источник вторичного электропитания Советский патент 1985 года по МПК G05F1/577 

Изобретение относится к электротехнике преобразовательной техники и может быть использовано в источниках электропитания систем управления объектами контрольно-измерительного оборудования, вычислительной техники и радиоэлектронной радиоаппаратуры. Известен многоканальньй стабилизатор напряжения, содержащий импульс ный трансформатор с однотактным и двухтактным инвертором, построенный на транзисторах, выходные напряжения каналов в которых формируются на стороне вторичных обмоток импульсног трансформатора после выпрямления и фильтрации ll . . Недостатками этого стабилизатора являются значительные коммутационные потери в коммутирующем транзисторе и низкая стабильность выходного напряжения за счет взаимного влияния каналов при изменении тока нагрузки в каналах. Невозможность независимого включения и выключения каналов и дистанционного управления выходным напряжением каждого канала независим от других. Наиболее .близкий- к изобретению по технической сущности является мно ,гоканальный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулируемый транзисторный преобразователь с блоком управления, соединенного с выходом модулятора длительности импульсо управления, многообмоточный трансфор матор с несколькими вторичными обмот ками, каждая из которых через выпрямитель и фильтр соединена с выходом соответствующего канала, усилитель обратной связи с узлом сравнения, блоком коррекции, коммутатором, соединенным через цепь синхронизации с регулируемым.преобразователем. Каждый канал стабилизатора имеет со:гласующий каскад и импульсный элемент, состоящий из формирователя временных интервалов и управляемого ключа, включенного между основным . входом коммутатора и выходом блока гальванической, .развязки, В известном стабилизаторе коррекция выходного напряжения каналов осу ществляется путем поочередного подключения цепей обратной связи к входу управления стабилизатором.После периода поде тройки канала стабилизато отключается от управления на время обсл живания остальных каналов Гз . Недостатками известного стабилизатора являются низкие КПД и -надежность, кроме того, переключение транзисторов происходит при полном коллекторном токе, что увеличивает динамические потери с повышением частоты коммутации. Отсутствие возможности раздельного дистанционного управления выходным напряжением каналов и прогр аммного включения-выключения каналов в определенной последовательности, диктуемой характером питаемого от стабилизатора радиотехнического устройст-ва, снижает функциональные возможности известного стабилизатора. Цель изобретения - повьшение КПД, надежности и расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем что в многоканальный стабилизированньй источник вторичного электропитания, содержащий по крайней мере две канальные ячейки, в каждой из KOTopbix регулирующий транзистор базой- соединен с выходом формирователя, трансформатор первым выводом первичной обмотки соединен с первой входной шиной, вторичная обмотка которого через вьтрямитель и фильтр соединена с выходными выводами для подключения нагрузки и первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выводом для подключения источника опорного сигнала и коммута- тор с задающим генератором, введены в каждую из канальных ячеек конденсатор с двумя диодаю, элемент И и узел синхронизации, а в коммутатор введен коммутирующий транзистор, база которого через введенные последовательно соединенные дополнительньй формирователь с инвертором -соединена с выходом задающего генератора, а эмиттер - с первой входной шиной, в каждой из канальных, ячеек выход компаратора соединен с первым входом элемента И, второй вход компара-тора соединен с выходом для подключения команды включение-- выключение выходного напряжения соотбетствующей канальной ячейки, выход элемента И соединен с управляющим входом узла синхронизации, выход которого подключен к входу формирователя, коллектор регулирующего транзистора подключен к второй входной шине, а эмиттер. через последовательно соединенные первый диод и конденсатор подключен к второму выводу первичной обмотки трансформатора, кроме того, в каждой из канальных ячеек второй диод соединен с точкой соединения первого диода и конденсатора и в прямом направлении подключен к коллектору коммутирующего транзистора коммутато ра, а выход задающего Генератора под ключен к тактовым входам узлов синхронизации канальных ячеек. I На фиг.1 приведена схема предлага емого устройстваJ на фиг.2 - диаграм мы напряжений и токов. Устройство содержит коммутатор 1, канальные ячейки 2-4, коммутатор t состоит из (для 3-х канального источ ника питания) задающего ген ератора 5 инвертора 6, формирователя 7-, комму тирующего транзистора 8, а каждая канальная ячейка содержит регулирующий транзистор 9, узел 10 синхронизации, формиро вйтель 11 временных . интервалов, первый диод 12, конденсатор 13, трансформатор 14,.вьтрямитель 15, второй диод 16, фильтр 17, компаратор 18, элемент И 19. Причем выход задающего генератора 5 соедине с тактовым входом узла 10 синхрониза ции каждой канальной ячейки 2-4 и через инвертор 6 и формирователь 7 с базой кся-тутирующего транзистора 6 Эмиттер коммутирующего транзистора 8 соединен с первой входной шиной питания и первым выводом первичной обмотки трансформатора 14 каждой канальной ячейки 2-4. Коллектор коммутирующего транзистора 8 в каждой из канальных ячеек соединен через второй диод 16 и конденсатор 13с вторым выводом первичной обмотки трансформатора. В каждой из канальных ячеек вторичная обмотка трансформатора 14 соединена через выпрямитель 15 и фильтр 17 с выходными выводами для присоединения нагрузки и первым входом компаратора 18, второй вход кото рого соединен с вькодом для подключения источника опорного сигнала. Вы ход компаратора 18 соединен с первым входом элемента И 19, второй вход которого соединен с выводом для подт ключения команды включения - выключения выходного напряжения соответствующего канала. Выход элемента И 19 соединен суправляющим входом Узла 1 85 4 10 синхронизации, выход которого через формирователь t1 соединен с базой регулирующего транзистора 9. Коллектор регулирующего транзистора 9 каждой канальной ячейки 2-4 соединен с второй входной шиной питания, а эмиттер через первый диод 19 в прямом направлении соединен с точкой соединения второго диода 16 и конденсатора 13. Устройство работает следующим образом. При подаче питающего напряжения на входные шины питания начинает работать задающий генератор 5, вырабатьгоающий непрерьганую последэва тельность импульсов (фиг.2а). Инвертор 6 слуясит для получения импульсов, сдвинутых на 180° (фиг.2) относительно импульсов задающего генератора 5, что позволяет в прсУ Ивофазе включать коммутирующий и регу- . лирующий транзисторы 8 и 9. Импульсы с инвертора 6 формируются формирователем 7, на выходе которого получается токовый сигнал (фиг.2Ь), переводящий коммутирующий транзистор 8 в ; режим насыщения. Импульсы с выхода задающего генератора 5 поступают также на тактовый вход узла 10 синхронизации каждого канала. Если на управляющем входе узла 10 синхронизации присутствует разрешающий сигнал (например 1) то импульсы задающего генератора 5 проходят через узлы 10 синхронизации и формирователь 11 в базу коммутирующего транзистора 9, переводя его в режим насыщения, на время половины периода работы задающего генератора 5. При отпирании транзистора 9 протекает ток по цепи: коллектор-эмит- тер 9, первый диод 12, конденсатор 13, первичная обмотка трансформатора 14. Перечисленная цепь представляет собой последовательный колебательный контур, образованный конденсатором 13 и индуктивностью рассеяния первичной и вторичной обмоток трансформатора 14 и индуктивностью дросселя фильтра 17. Ток, протекающий . в контуре, за время приблизительно равное половине периода коммутации, меет форму, близкую к синусоиггльой (на фиг.2е). Таким образом, коллекторный ток егулирующего транзистора 2 npeicpaтится спустя время, меньшее половины периода коммутации при полностью открытом транзисторе 9, Задающий генератор 5 настроен на частоту, равную или чуть ниже резо-г нансной частоты контура и выключени коммутирующего транзистора 9 произо дет при нулевом коллекторном токе. Коммутационные потери при равенстве нулю тока коллектора отсутствуют не зависимо от значения резонансной частоты контура. После окончания полупериода, в т чение которого протекает ток через транзистор 9, включается коммутирую щий транзистор 8 и находится в откр том состоянии вторую половину периода. В этот полупериод конденсатор 13 разряжается по цепи: второй диод 16 в прямом направлении, коллекторэйиттер коммутирующего транзистора первичная обмотка трансформатора И (фиг.22). Запирание коммутирующего транзис тора 8 производится отключением вазового тока формирователем 7. Соотношение длительностей тока заряда и времени протекания базовог тока выбирается примерно равным единице. При этом коммутационные по тери коммутирующего транзистора 8, как и в случае заряда,.равны нулю. В итоге потери в регулирующем и коммутирующем транзисторах 9 и 8 определяются только потерями в режи ме насыщения. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора 14 выпрямляется выпрямителем 15 и после фильтрации : фильтром 17 подается на выходные , выводы (фиг.2 U ,к ) для присоединения нагрузки. На фиг.2 к ,к показаны изменения выходного напряжения на выходе фильтра 17 относительно среднего уровня напряжения. На первь1й-вход компаратора 18 по дается напряжение с выхода фильтра. 17, а на второй вход -внешний сигна управления уровнем вьсходного напряж ния канала от источника опорного сигнала. В компараторе 18 происходит сравнение двух входных напряжений и на выходе появляется сигнал 1 в случае, если на первом входе напряжени меньше, чем на втором. Если это усл вие не соблюдается, то на выходе ком паратора пр 1сутствует сигнал О. На второй вход 25 элемента И. 19 подается внешний сигнал управления включением - выключением выходного напря-жения канала. В случае подачи на этот вход сигнала 1, т.е. разрешения включения канала и присутствие на первом входе элемента И 19 сигнала 1 на выходе появляется сигнал l, который по входу управления узла 10. синхронизации разрешает, прохождение тактовых импульсов на вход формирователя 11. Как описано выше, произойдет заряд конденсатора 13 и, следовательно, ее автоматический, разряд во второй Полупериод после включения коммутирующего транзистора 8. Последовательность зарядов и разрядов конденсатора 13 продолжается до того момента, когда напряжение на выходных выводах для присоединения нагрузки не превысит уровень сигнала на втором входе управления компаратора 18. В этом случает на выходе компаратора 18 и элемента И 19 появляется сигнал О и.узел 10 синхронизации прекращает пропускать тактовые импульсы на вход формирователя 11. В итоге прекращается подача энергии в первичную обмотку трансформатора 14.. Если конденсатор фильтра 17 разряди1 ся на нагрузку до значения, соответствующего переключению выхода компаратора 18 (фиг.2д ,и), то изменение сигнала на выходе элемента И 19 вызьшает в итоге прохождение тока заряда через регулирующий транзистор 9. В результате напряжение на выходных выводах начнет возрастать, компенсируя разряд конденсатора фильтра 17 на нагрузку. Таким образом, при каждом снижении напряжения на выходных выводах для присоединения нагрузки ниже уровня напряжения на входе управления уровнем выходного напряжения при- , водит к подзаряду выходного конденсатора фильтра 17, осуществляется стабилизация выходного напряжения. Работа остальных каналов полностью идентична. Коммутируюш;ий транзистор 8 через вторые диоды 16 разряжает одновременно конденсаторы 13 каждой канальной ячейки 2-4, Суммарный разрядный ток имеет Также синусоидальную форму, как и ток каждого канала 7. (фиг.2, в третьем такте), где представлена сумма токов первой и второй канальных ячеек 2 и 3. В случае выбора режима, при кото ром напряжение на конденсаторе 15 не превосходит напряжения питающей сети, установка в схеме канала первого диода 12 не обязательна. Второй диод 16 необходим для развязки цепей заряда отдельных канальных яч ек 2 и 3. Вход управления BKJB04eHHe выключением выходного напряжения 25 позволяет осуществлять включение 85выключение каналов питания по определенной программе. Наличие входа включения - выключения выходного напряжения 25 расширяет область применения источника питания и повышает надежность работы за счет облегчения реясима пуска самого источника питания, так как при последовательном включении каналов пусковые токи через коммутирующий транзисторе снижаются, а переключение транзисторов при нулевом токе коллектором снижает динамические потери,повышая КПД предлагаемого устройства..

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СТАБШШЗИРОВАННЬЙ ИСТОЧНИК BTOPHMHOrq ЭЛЕКТРОПИТ ШИЯ, содержащий по крайней . мере две канальные ячейки, в каждой из которых регулирующий транзис гор базой соединен с выходом формирователя, трансформатор первым выводом первичной обмотки соединен с первой входной шиной, вторичная обмотка которого через выпрямитель.и фильтр соединена с выходными выводами для подключения нагрузки и первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выводом для подклгрчения источника опорного сигнала и коммутатор с задающим г.енератором, отличающийся тем, что, с целью повьшения его КПД, надежности и расширения фзшкцнональных возмозкностей, в каждую из канальных ячеек введены конденсатор е двумя диодами, элемент И и узел синхронизации, а в коммутатор, введен коммутирующий транзистор, база которого через введенные последовательно соединенные Дополнительный формирователь с инвертором соединена с выходом задающего, генератора, а эмиттер - с первой входной шиной, в каждой из канальный ячеек выход компаратора соединен с первым входом элемента И, второй вход компаратора соединен с выходом для подключения узла включения - выключения выходного напряжения соответствунзщей канальной ячейки, выход , элемента И соединен с управляющим входом узла синхронизации, выход которого подключен к входу формирователя, коллектор регулирующего транзистора подключен к второй входной шине, а эмиттер через последовательно соединенные первый диод и конденсатор подключен к второму выводу первичной обмотки трансформато.г О) Од ра, кроме того в каждой из канальных ячеек второй диод соединен с о точкой соединения первого диода и 00 конденсатора и в прямом направлении О| подключен к коллектору коммутирующего транзистора коммутатора, а выход задающего генератора подключен к тактовым входам узлов синхронизации канальных ячеек.