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

12

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания электронной аппаратуры.

Целью изобретения является увеличение стабильности выходного напряжения и КПД многоканального источника питания.

На фиг.1 приведена схема многоканального источника питания; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Многоканальный источник питания содержит однотактный преобразователь «1, первичная обмотка 2 силового трансформатора 3 которого соединена с источником питания через транзис- торньй ключ 4, а его вторичные обмотки 5 через вьтрямительные диоды 6 соединены со сглаживающими конденсаторами 7 выходных каналов, задающий (генератор 8, выходом соединенный с генератором У пилообразного напряжения, узел 10 сравнения, к одному из входов которого подсоединен ис

опорного напряжения,комточник 11 паратор 12, входы которого соединены с выходами узла 10 сравнений и генератора 9 пилообразного напряжения, а его выход соединен с управлякицим переходом транзисторного ключа 4 через предварительньй усилитель 13, дополнительную обомотку 14 силового трансформатора 3, к которой через отсекающий диод 15 подсоединен запоминающий конденсатор 16, к выводам кот орого через первый дополнительный резистор 17 подсоединен шунтирующий транзистор 18, причем точка соединения первого вывода дополнительной обмотки 14, запоминающего конденсатора 16 и эмиттера шунтирующего транзистора 18 подключена к общей щине питания устройства, второй вывод запоминающего конденсатора подсоединен к второму входу узла 10 сравнения, а база шунтирующего транзистора 18 через второй дополнительный резистор 19 подсоединена к точке соедине- ния второго вывода дополнительной обмотки 14 и анода отсекающего диода 15..

Мйогоканальный источник питания работает следующим образом.

Сигнал рассогласования л, полученный в результате сравнения опорного напряжения Uj и сигнала обратной связи UOP с запоминающего

сатора 16, поступает на один

конден- из входов компаратора 12, где сравниваете с поступающим на его другой вход нап

5

0

0

5

0

5

ряжением пилообразной формы и„ с. гё- нератора 9. При равенстве этих сигналов в момент tj, на выходе компаратора 12 появляется импульс напряжения, открывающий транзисторный ключ 4 однотактного преобразователя 1. : Полярность подключения диодов 6 и 15 такова, что во время открытого состояния транзисторного ключа 4 патрубка отключена от трансформатора 3. Транзистор 18, щунтирующий запоминающий конденсатор 16, также закрыт, ; и происходит накопление энергии в трансформаторе 3. . В момент t.

на выходе компаратора 12 появляется нулевой сигнал, который закрывает транзисторный ключ 4, что ведет к изменению полярности напряжения на обмотках трансформатора 3, и через диоды 6 и 15 энергия, накопленная в трансфор аторе 3, передается в конденсаторы 7 и 16 и в i 5 нагрузку. Одновременно открывается транзистор 18, шунтирующий через : резистор 17 запоминанлций конденсатор 16. Напряжения на сглаживающих кон- денсатрл)ах J и запоминающем конден- , саторе 16 пропорциональны коэффициентам трансформации между обмотками., 5 и 14 трансформатора 3 Ъднотактного преобразователя 1 (за вычетом падений напряжений на диодах 6 и 15). Если по какой-либо причине напряжение на одном из конденсаторов 7 оказьгоается меньшим, чем приведенное к нему напряжение на других сглаживающих конденсаторах 7, то напряжение на обмотках трансформатора 3 на этапе передачи энергии определяется конденсатором 7 с меньшим напряжением и энергия от трансформатора 3 первоначально полностью передается в конденсатор 7 с меньшим приведенным

напряжением.

так как напряжения на других обмотках 5 меньше, чем напряжения -на соответствующих конденсаторах 7, к . которым они подключены. В конденсатор 7 с большим значением приведенного напряжения энергия от ; трансформатора 3 не поступает до тех пор, пока его приведенное напряжение не станет равным приведенным напряжениям других каналов.

Для повышения точности стабилизации выходных напряжений каналов пре-- образователя необходимо, чтобы напря- жение на конденсаторе 16 на этапе

5

3

передачи от трансформатора 3 в нагрузку повторяло форму напряжения на конденсаторах 7, выходных каналов. Дпя этого необходимо, чтобы постоянная времени t R, была меньше постоянной времени цепи нагрузки любого из каналов. Кроме этого, под- грузка запоминающего конденсатора 16 резистором 17 устраняет его под- заряд за счет коммутационных всплесков напряжений на обмотках 5 и 14 трансформатора 3, обусловленных ин- дуктивностями рассеяния, а следовательно, исключает вносимую при этом ошибку в точность поддержания выходных напряжений;

.К моменту tj энергия, накопленная в трансформаторе 3, полностью переходит в нагрузку. В момент t напряжение на обмотках 2,5 и 14 трансформатора 3 стоновится равным нулю, трансформатор 18 закрывается. Запо- минакщий конденсатор 16 на последующем интервале времени подключен только к высокоомному входу узла 10 сравнения и сохраняет напряжение, пропорциональное напряжениям на выходных каналах. При этом постоянная времени .цепи обратной связи tiJJ. - С,- К,х, , где R(xAo сопротивление разряда накопительного конденсатора через закрытый шунтирующий транзистор 18, от- секакщий диод 15 и входную цепь узла 10 сравнения, должно быть больше или равна максимальной постоянной времени любого из выходных каналов, чтобы относительный разряд конденсатора 16 не был больше относительного разряда сглаживающих конденсаторов 7 любого из выходных каналов. В противном случае ухудшается стабильность выходных напряжений преобразователя 1.

В момент tj пилообразное напряжение 3„ становится равным напряжению -aU на выходе узла 10 сравнения и описанные процессы накопления энергии в трансформаторе 3 повторяются.

При уменьшении (увеличении) напряжений на выходных каналах уменьшается (увеличивается) сигнал рассогласования и и происходит учеличение (уменьшение) относительной длительности открытого состояния транзисторного ключа 4 преобразователя 1, что ведет к увеличению (уменьшению) энергии, накапливаемой в трансформаторе 3 и, соответственно, к увеличению

2480094

(уменьшению) напряжений на выходных каналах. Таким образом, осуществляется Стабилизация выходных напряжений многоканального источника питания на 5 базе однотактного преобразователя с обратным включением вьтрямительных диодов при изменении входного напряжения или нагрузки в любом из каналов.

15

20

5

0

5

0

5

По сравнению с прототипом, предлагаемое устройство позволяет более эффективно стабилизировать выходные напряжения в широком диапазоне изменения входного напряжения и нагрузки в любом из каналов и повысить КПД.

Формула изобретения

Многоканальный источник питания, содержащий однотактный преобразователь, первичная обмотка силового трансформатора которого соединена с источником питания через транзистор ньй ключ, а его вторичные обмотки через вьшрямительные диоды соединены со сглаживающими конденсаторами выходных каналов, задающий генератор, выходом соединенный с генератором пилообразного напряжения, узел сравнения, к одному из входов которого подсоединен источник опорного напряжения, компаратор, входы которого соединены с выходами узла сравнения и генератора пилообразного напряжения, а его выход соединен с управлякнцим переходом транзисторного ключа через предварительный усилитель, отличающийся тем, что, с целью увеличения стабильности выходных напряжений и КПД, к дополнительной обмотке силового трансформатора через отсекакяций диод подсоединен запоминающий конденсатор, к вьшодам которого через первый введенный резистор подсоединен шунтирующий транзистор, причем точка соединения первого вьшо- да дополнительной обмотки, запоминающего конденсатора и эмиттера шунтирующего транзистора подсоединена к общей шине питания устройства, второй вывод запоминающего конденсатора подсоединен к второму входу узла сравнения, а база шунтирующего транзистора через второй введенный резистор подсоединена к точке соединения вто- .рого вывода дополнительной обмотки и анода отсекающего диода.

фиг, 2