Стабилизирующий источник питания Советский патент 1986 года по МПК G05F1/56 

его зависят только от величины падения напряжения на каскаде. Использование нескольких каскадов, подклюf

ченных к выводам 2-6 вторичной обмотки трансформатора 1 с разными амплитудами напряжения, позволяет в течение полупериода несколько раз подключать силовой ток к нагрузке и подзаряжать конденсатор. Увеличение ктэатности между максимальной и миниИзобретение относится к электро технике и может быть использовано для электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повьшение КПД.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема стабилизирующего источника питания; на фиг.2 - временные диаграммы напряжений при применении пяти транзисторных регулирующих каскадов; на фиг.З - временные диаграммы мощности потерь при стабилизации выпрямленного напряжения j на фиг.4 - временные диаграммы токов, проходяЕ их через каскады.

Устройство содержит силовой трансформатор 1 с промежуточными выводами 2-6 во вторичной обмотке, N 5 транзисторных регулирующих каскадов 7-11, N развязывающих диодов .12-16. Число каскадов и число развязывающих диодов соответствует числу промежуточных выводов 2-6 вторичной обмотки трансформатора 1. Крайние выводы 17 и 18 вторичной обмотки подключены к анодам соответствующих силовых диодов 19 и 20, катоды которых соединены со ста- би.питроном 21 источника опорного напряжения и с общей шиной 22. Между положительной общей щиной 22 и отрицательным выходным выводом 23 включены конденсатор 24 фильтра и нагрузка 25. Выходной вывод 23 соединен с эмиттер- ными выводами транзисторных каскадов 7-11, Анод стабилитрона 21. соединен с анодами развязывающ:их диодов 12-16, Катоды каждого диода 12-16 раздельно соединены с управляющими входами транзисторных каскадов 7-11. Силовые входные выводы последних подключены

33123

мальной амплитудами напряжения, возникающего мелсду соответствующими от- крыты И силовыми диодами 19 5 20 и крайними выводами 2,6 обмотки, позволяет уменьшить бестоковые промежутки времени, В результате уменьшается величина пульсаций выходного напряжения, а также падение напряжения на каскадах, что к приводит в конечном счете кувеличениго 1ШД.4илж соответствуизщим промежуточным выводам 2-6 вторичной обмотки, а смежные выводы 17иЗ, 2и4, 1и5, 4и6, 5 и 18 каждого промегк -точного вывода,

к которому подключены определенный каскад, через отдельные соответствующие каяздому каскаду два выпрямительных диода 26 и 27, 28 и 29, 30 и 31, 32 и 33,, 34 и 35 соединены анодами

с питающим выводом соответствующего тока задающего элемента (стабилитро- на) 36 каскадов 7-11 в качестве кото- рого использован стабилизатор тока. В каскад входят такл{е опорный

диод 37, транзистор 38 типа:Ь -р-У1 и транзистор 39 типа , резистор 40.

Эмиттер транзистора 38 образует коллекторный Входной вывод каскада. Эмиттер транзистора 39 образует эмит.терный вывод транзисторного каскада и соединен с анодом диода 37, катод которого соединен с базой.транзистора 39, являющейся управляющим выводом каскада, который через стабилизатор

тока соединен с питающим напряжением.

Устройство работает следзтощим об разом.

При синусоидальном напрялсении в перв5ячной йбмотке трансформатора 1 на вьгаодах 2-6 вторичной обмотки возникают напряжения U ,.,.,U разной амплитуды. Первым вступает в работу каскад 11, у которого при возраста-- НИИ напряжения на входе максимальное напряжение. Когда напряжение между выходным вьшодом 22 и выводом 18 вторичной обмотки больше напряжения.U/

Выя

на выходе устройства, то начинает .

протекать ток по цепи: вывод 17 вторичной обмотки трансформатора 1, си

31

ловой диод 19, нагрузка 25 и параллельно через конденсатор 24, эмиттер ный вывод каскада 11, эмиттерно-ба- зовый переход транзистора 39, стабилизатор 36 тока, выпрямительный диод 35, вывод 18 вторичной обмотки трансформатора 1 . При этом открывается транзистор 39, Когда амплитуда напряжения U.g между выходным выводом 22 и выводом 6 вторичной обмотки становится больше напряжения Ug, то начинает протекать ток по силовой цепи: вывод 17, силовой диод 19, конденсатор 24, нагрузка 25, транзистор 38, 39, вывод 6 вторичной обмотки,. Происходит подзарядка конденсатора 24 и непосредственное питание нагрузки 25.

Когда напряжение достигает уровня стабилизации , открывается стабилитрон 21 и через цепь, создаваемую выводом 17, силовым диодом 19, стабилитроном 21, диодом 16, стабилизатором 36 тока, диодом 35 и выводом 18 обмотки, протекает ток. Начинается шунтирование базового тока транзистора 39. Происходит процесс стабилизации выходного напряжения Ugj,, при котором увеличивается сопротивление эмиттерно-коллекторных переходов транзисторов 38 и 39, что вызывает увеличение падения напряжения на этих переходах. С началом процесса стабилизации выходного напряжения зарядка конденсатора 24 прекращается и происходит непосредственное питание нагрузки 25 от вторичной обмотки трансформатора 1. Когда падение напряжения между эмиттером и коллектором транзистора 39 достигает некоторого уровня, при котором происходит запирание транзистора (за счет изменения входной характеристики его, т.е. увеличения напряжения между базой и эмиттером до уровня опорного напряжения создаваемого диодом 37), транзисторы 39 и 38 закрываются (фиг.2, момент tj). Через некоторое время в работу аналогичным образом вступают поочередно каскады 10, 9, 8 и 7. Че- рез четверть периода напряжения на обмотках начинают уменьшаться. Первым вступает в работу каскад 7, последним каскад 11. Каскады закрыты до тех пор, пока амплитуда напряже- ния на их входах не уменьшается до значения, которой величина падения напряжения между эмиттером и кол

25

33

s 10 15350 б50 5

1234

лектором транзистора 39 меньше некоторого уровня. С этого момента транзисторы 39 и 38 вновь открываются и снова происходит подзарядка конденсатора 24 и непосредственное питание нагрузки 25 от трансформатора 1. Этот процесс продолжается до тех пор, пока напряжение на входе каскада не уменьшается до значения L

оСТХ

Во втором полупериоде процессы происходят аналогично, только изменяется порядок коммутации каскадов, т.е. вместо силового диода 19 и выпрямительных диодов 35, 33, 31, 29 и 27 работают соответственно диоды 20, 26,28, 30, 32 и 34. Изменяются по амплитуде и напряжения на входах каскадов: с максимального значения до ми- н1-1мального, и наоборот.

Как видно из работы устройства, каждый каскад работает самостоятельно, т.е. включение и отключение его зависит только от величины падения напряжения на каскаде. Использование нескольких каскадов, подключенных к выводам вторичной обмотки трансформатора с разными амплитудами напряжения, позволяет в течение полупериода несколько раз подключать силовой ток к нагрузке и подзаряжать конденсатор. Кроме того, увеличение кратности между максимальной и минимальной амплитудами напряжения, возникающее между открытым силовым диодом и крайними выводами 2 и 6 обмотки трансформатора, позволяет уменьшить безтоковые промежутки времени (фиг.4), т.е. промежутки времени, когда током нагрузки I является ток разряда конденсатора и в результате чего уменьшается величина амплитуды пульсаций-выходного напряжения, а также уменьшить величину падения напряжения на каскадах, что способствует уменьшению мощности потерь при стабилизации выпрямленного напряжения и, следовательно, приводит к увеличению КПД устройства.

Формула изобретения

Стабилизирующий источник питания, содержащий трансформатор с первичной и вторичной обмотками, N регулирующих транзисторных каскадов (где N 2,3,.;.) с токозадакщими элементами, N развязьтающих диодов, силовые выпрямительные диоды, источник опорного напряжения, конденсатор фильтра.

при этом эмиттерные выводы регулирующих транзисторных каскадов соединены с :вькодньм выводом, коллекторные выводы связаны с выводами вторичной обмотки трансформатора, базовые выво-- ды подключены ic точкам соединения первых вьшодов токозадалош.их элементов и развязывшощих диодов вторг те выводы которых связаны соответственно с выводами вторичной обмотки тран- ccl5OpN5aTopa и с источником опорного напряжения 5 конденсатор фильтра одним выводом подк-гоочен к общей шине, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что , с целью повышения КПД 5 в него введены N пар вспомогательных выпрямительных диодов, N опорных диодов, а вторичная обмотка трансформатора выполнена с N + 2 выводами, при этом крайие выводы вторичной обмотки через силовгз1е вьшрямительные диоды соединены с общей шинойJ промежуточные вывоы вторичной обмотки - с коллектор- пьми выводами транзисторных каскадов, вторые выводы токозадающих элементов через пары вспомогательных вьшрями- тельных диодов соединены с выводами

вторичной обмотки, смежными выводам для подключения коллекторных выводов соответствующих транзисторных каскадов, опорные диоды включень параллельно бaзo-э иттepньм управляющим цепям

транзисторных каскадов, вторые выводы развязывающих диодов через источник опорного напряжения соединены с общей ишной, второй вывод конденсатора фильтра подключен к выходкому въшоду.

i, 4 -Is

№гД

i,V.

3.

Изобретение относится к области стабилизированных источников питания. Целью изобретения является повышение КПД. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит N регулирующих транзисторных каскадов 7-11. Причем каждьй каскад работает самостоятельно. Включение и отключение

Составитель ВсЕсин Редактор Н.Бобкова Техред Е.,Кадар Корректор А.Тяско

Заказ 2769/49 Тираж 836 Подписное ВНИИГШ Государственного комв:тета СССР

по делам изобретений и открыти г 113035, Москва, , Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4