Стабилизированный источник питания Советский патент 1986 года по МПК H02M3/335 

Обмотка 22 служит источником тока для вторичных обмоток дросселей 6, 7. При закрытом СОСТОЯНИИ транзисгоро.в 1, 5 диоды выпрямителя 9 находятся в проводящем состоянии. На входном

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повьшение . 1ШД за счет более эффективной переда чи энергии,; накаплизаемой в корректирующих дросселях, в нагрузку.

На фиг , представлена фл нкциональ ная схема. пред 1агаемого стабилизированного источника питания; на фиг.2 временные диaгpa r IЫ сигналов тока через силовой транзистор и на - пряжения на нем, иллюстрирующие процесс переключения транзистора.

Устройство содержит подключенный к первичному источнику (фигЛ) питания транзисторный преобразователь напряжения, выполненный, например., по полумостовой схеме и конденсаторами 2, 3 и силовыг 1и транзисторами Ар 5з последовательно с .Э1-Я1ттер-кол- лекторными переходами транзисторов 4, 5 включены первичные обмотки кор- peктиpyюш IX дросселей 6 7. а в диагональ преобразователя - первичная обмотка силового трансформатора б к вторичной обмотке трансформатора В последовательно подключены вьшряш - тель 9 и LC-фильтр 10 с силовым дросселем 11 и конденсатором .,. блок 13 управления с усилителем i 4 сигнала рассогласования,, источником 15 опорного напряжения, шкротно-им- пулъсным модулятором 6, фазорасще- пительным триггером 17 и развязывающими трансформатораъя-г IS, 19. Вход блока 13 управления (вход усилителя 14 сигнала рассогласования) соединен с выходом LC-фильтра 10, а выходы (вторичные обмотки развязывающих трансформаторов 18, 19) с эмиттер- базовыми цепями силовых транзисторов 4, 5. Вторичные обмотки корректируювыводе основной обмотки дросселя 11 и обмотки 22 поддерживается напряжение5 близкое к пулю, что позволяет полностью вывести накопленнуто энергию из дросселей Ь-, 7. 2 ил.

-Л

5

ffiiix дросселей,, 6, 7 одними выводами соединены с шиной нулевого потенциала ,, а другими выводами - с анодами вспомогательных диодов 20, 21„ Силовой дроссель I LC-филтэтра 10 выпол- иен г: дополнительной обмоткой 22

и с промежуточны - выводом 23 в

новнс й обмотке, причем один из выводов дополнительной обмотки 22, одно- именньй с крайним выводом основной . обмотки со стороны выпрямителя 9 (отмечены точками), соединен с катодами вспомогательных диодов 20, 21, а другой вывод - с промежуточным выводок 23 основной обмотки. Параллельно силовым транзисторами 4, 5 и корректирующим дросселям 6, 7 включены корректирующие RCD-звенья 24, 25 с резисторами 26, 27 и 28, 29, конденсаторами 30 31 и диодами 32, 33 и 34, 35. Позицией 36 на схеме обозначена нагрузка источник. З стройство работает следутащим об- оазом,

Питающее напряжение от первичного источника 1 питания поступает на преобразователь напряжения, В г/роцессе ком-1ут ации транзисторов 4, 5 импульсьг напряжения направляются на первичную обмотку трансформатора 8j С вторичной обмотки трансформатора 8 импульсы напряжений подводятся к выпрямителю 9, Вьшрямленное напряжение фильтруется LC-фильтром 10 и поступает на нагрузку 36, Блок 13 управления формирует импульсы управления для эмиттер-базовых цепей транзисторов 4, 5. При этом усилитель 14 сигнала рассогласования подает на вход жиротно-импулЪс- ного модулятора 16 сигнал, опдеде- лекньп разностью напряжения на на- гр}7зке 36 и на источнике 15 опорного напряжения. Фазорасщепительный триггер 1/ разделяет импульсы ишротно3

импульсного модулятора 16 на два такта, через развязывающие трансформаторы 18, 19 сформированные импульсы управления поступают к транзис- торам 4,5. Изменение длительности импульсов управления позволяет поддерживать постоянным напряжение на нагрузке 36.

Корректирующие дроссели 6, 7 служат для уменьшения скорости нарастания коллекторных токов при включении транзисторов 4, 5. С помощью этих дросселей формируется безопасная траектория переключения транзисторов 4, 5 и уменьшается мощность, выделяемая при их включении. Корректирующие RCD-звеиья 24, 25 служат для уменьшения скорости нарастания напряжения на транзисторах 4, 5. С помощью этих звеньев формируется траектория безопасного выключения транзисторов 4, 5, а также уменьшается мощность, выделяемая при их выключении.

При выключении транзисторов 4, 5 на вторичных обмотках корректирущ- щих дросселей 6, 7 возникает напряжение, которое через диоды 20, 21 прикладывается к дополнительной обмотке 22 силового дросселя 11. Передача энергии, накапливаемой в дросселях 6, 7 в течение времени открытого состояния транзисторов 4, 5, в нагрузку 36 оказывается возможной, если к вторичным обмоткам дросселей 6, 7 подключен источник тока. При этом напряжение на вторичных обмотках дросселей 6, 7 должно быть близко к нулю. При нарушении этого условия, например при непосредственном подключении диодов 20, 21 к нагрузке 36, возможен только частичный отвод энергии в течение времени, когда выбррс напряжения на вторичных обмотках дросселей 6, 7 . превьшает напряжение на нагрузке 36 Кроме того, при этом резко возрастает уровень электромагнитных помех на выходе источника.

В предлагаемом устройстве в качестве источника тока, подключаемого к вторичным обмоткам корректирующих дросселей 6, 7 служит дополнительная обмотка 22 силового дросселя 11. Индуктивность секции основной обмотки между входным выводом и промежуточным выводом 23 выбирается равной индуктивности дополнительной

200754

обмотки 22. В течение времени закрытого состояния транзисторов 4, 5 диоды выпрямителя 9 находятся в проводящем состоянии, причем на входном 5 выводе основной обмотки силового дросселя 11 поддерживается напряжение, близкое к нулю. Поэтому при соответствующем включении дополнительной обмотки 22 на ее входе также

to поддерживается напряжение, близкое к нулю, что позволяет полностью вывести накопленную энергию из дросселей 6, 7. Ток через вторичные обмотки дросселей 6, 7 замьжается че15 рез нагрузку 36.

Электрическая развязка между диодами 20, 21 и выпрямителей 9 возможна и без промежуточного вывода

20 23 основной обмотки. Выходной вывод дополнительной обмотки 22 может быть подк гючен непосредственно к нагрузке 36, однако при этом возрастает уровень электромагнитных

25 помех на выходе источника и необходимое число витков в дополни- . тельной обмотке 22. Эти недостатки устраняются выполнением промежуточного вывода 23.

30 В предлагаемом устройстве дополнительная обмотка имеет индуктивность менее 20% от основной. Поскольку эта обмотка вьшолняется проходом меньшего сечения, чем основная, то

35 габариты силового дросселя 1 Г не возрастают. Отвод энергии, накапливаемой в корректирующих дросселях 6, 7, в нагрузку 36 позволяет снизить мощность, выделяемую в резисто40 pax 26, 27 корректирующих RCD-звень- ев 24, 25. Через резисторы 26, 27 происходит разряд конденсаторов 30, 31 этих звеньев. При соответствующем выборе номиналов резисторов 26,

45 27 время разряда оказывается соизме- римьм с длительностью фронта нарас- тания тока через открытые траизис- . торы 4, 5. Поэтому, в течение времени разряда конденсаторов 30, 31

50 напряжение распределяется между резисторами 26, 27 и первичными обмотками дросселей 6, 7. Таким образом, некоторая часть электрической энергии конденсаторов 30, 31 превра55 щается в магнитную энергию дросселей 6, 7, котор ая затем, передается в нагрузку 36. Следовательно, достигается уменьшение энергии,

рассеиваемой в резисторах 26,

27.

На фиг,2 показаны сигналы тока и

напряжения, возникающие при работе транзистора 5. Передний фронт импуль са тока 1 5 имеет выброс. Этот вы-, брос вызывается наличием межвитковых емкостей во вторичной обмотке трансформатора 8 и дросселя 11, конечным временем восстанрвпения обратного сопротивления диодов в ьтрямителя 9 и зарядом конденсаторов 30, 3 корректирующих RCD-звеньев 24, 25, Наличие выброса тока J 5 приводит к изменению полярности напряжения на первичной обмотке корректирующего дросселя 7, Поля зность выброса тока 7, 5 приводит к изменению полярности напряжения на первичной обмотке -корректирующего дросселя 7. Полярность напряжения на переднем фронте выбро са тока д/1я транзистора 5 показана на фиг,1 слева от первичной обмотки дросселя 7, на заднем фронте выброса справа от обмотки. Таки образом, выброс на переднем фронте импульса тока I 5 вызывает колебательный процесс в напряжении U 5 на транзисторе 5,

Для устранения указанных колебаний в устройстве установлены диоды 34, 35. Из- за напряжения, возникающего на заднем фронте выброса, ток, замыкаясь через диод 35, совпадает , со скоростью, определяемой индуктивностью дросселя 7, Этот ток вызывает дополнительные потери во включенном транзисторе 5, Дпя уменьшения зтих потерь используют низко- омные резисторы 28, 29, включенные последовательно с диодами 34, 35 В резисторах 28, 29 выделяется энергия, что способствует быстрому уменьшению -тока вслед за окончанием выброса. Очевидно, что на резисторах 28, 29 рассеиваетсяэнергия только во время спада выброса тока при открытом состоянии транзисторов 4, 5. При закрытии транзисторов 4, 5 энергия передаетС.я в па- грузку 36.

А-мплитуда выброса тока, отЕреде- ляемая указанными причинами, практически не зависит от тока нагрузки источника, поэтому с ростом нагрузки длительность и относительная литуда зад,него фронта выброса сни- жаются.

Формула изобретения

Стабилизированный источник пита- НИН,содержащий транзисторный преобразователь напряжения с силовьм трансформатором, к вторичной обмотке которого последовательно подключены вьтрямитель и LC-фильтр,,

блок управления с широтной модуляцией управляющих импульсов, вход которого соединен с выходом LC-фильт- ра, а гальванически развязанные выходы - с эмиттер-базовыми цепями .

соответствующих силовых транзисторов, корректирующие дроссели, первичные обмотки которых включены последовательно с эмиттер-коллекторными переходами силовых т ранзисторов,

а вторичные обмотки одними выводами соединены с шиной нулевого потенциала, а другими выводами - с первыми электродами вспомогательных диодов, корректирующие RCD-звенья,

включенные параллельно силовым транзисторам и корректирующим дросселям, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД за счет более эффективной передачи энергии, накапливаемой в корректирующих дросселях, в нагрузку, силовой дроссель LC- фильтра выполнен с дополнительной обмоткой и с промежуточным выводом в основной обмотке, причем один из

выводов дополнительной обмотки, одноименный с крайним выводом основной обмотки со стороны вьшрямителя, соединен с вторыми электродами вспомогательных диодов, а другой вывод с промежуточным выводом основной обмотки «

, Jc

У1

Редактор Н.Гунько

Составитель Л.Морозов Техред О.Сопко

1328/57 Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

,2

Корректор Е.Рошко

Изобретение позволяет повысить КПД стабилизированного источншщ. питания за счет более эффективной передачи энергии, накапливаемой в корректирующих дросселях, в цагруз- ку. Источник питания содержит транзисторный преобразователь (ТП), выполненный на транзисторах 4, 5. На выходе ТП включен трансформатор В, к вторичной обмотке которого подключен выпрямитель 9 и LC-фильтр 10. Последовательно с транзисторами 4, 5 включены корректирующие дроссели 6, 7. Базы транзисторов 4, 5 соединены с выходом блока управления, выполненным по принципу широтно-имг пульсной модуляции. Указанный эффект достигается тем, что силовой дроссель 11 LC-фильтра вьшолнен с дополнительной обмоткой 22 и с промежуточным выводом в основной обмотке. § (Л