Регулируемый источник питания Советский патент 1987 года по МПК H02M7/217 

13

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания электрорадиоаппаратуры .

Цель изобретения - повышение коэффициента мощности путем уменьшения пульсаций вьшрямленного напряжения.

На фиг, 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - графики, поясняющие принцип работы (а - минимальное, б - номинальное, в - максимальное входное напряжение).

Устройство (фиг. 1) содержит основной выпрямитель 1, подключенный к входным выводам 2, объединенные аноды диодов 3 и 4 анодной группы образуют выходной вьшод для подключения нагрузки 5. Катоды диодов 6 и 7 подключены к коллекторам транзисторов 8 и 9. Эмиттеры транзисторов объединены и подключены к другому выходному выводу. К выходным выводам подключен также диодный мост 10 на диодах 11- 14. Вход переменного тока 10 через конденсаторы 15 и 16 подключен к коллекторам транзисторов 8 и 9. Источник 17 управляющего напряжения содержит трансформатор 18, первичная обмотка которого подключена к входным выводам 2, а вторичная одним выводом через диод 19 и токоограничивающий резистор 20 - к базе транзистора 9, другим выводом через диод 21 и токоограничивающий резистор 22 - к базе транзистора 8. Средняя точка вторичной обмотки совместно с диодами 23 и 24 образует дополнительную схему выпрямления, на выходе которой включен фильтровый конденсатор 25 и потенциометр 26. Управляющий вход потенциометра 26 соединен с анодами развязывающих диодов 27 и 28, катоды которых подключены к катодам диодов 19 и 21 .

Для устойчивой работы в условиях высоких температур параллельно переходам база - эмиттер транзисторов 8 и 9 могут быть подключены резисторы (иа фиг. 1 изображены пунктиром).

На фиг. 2 приведены следующие обозначения: и - напряжение источника питания; 1, ток через резисторы 20 и 22; Ij, Ij - ток транзисторов 8 и 9; 1, 1,- ток через диоды 13 и 14; I, - входной ток устройства; Uj- - выпрямленное напряжение на нагрузке 5; ег. , 1регном ТОК без транзисторов 8 и 9, соответствующий

минимальному и номинальному значению входного напряжения; Т - период переменного входного напряжения; Un., - п ио. n. амплитуда пульсации выпрямленного напряжения.

Устройство регулирования выпрямленного напряжения работает следующим образом.

Напряжение источника питания с выводов 2 через переходы катод - анод диодов 3 и 4 выпрямителя 1 поступает на отрицательный выходной вывод нагрузки 5. Положительный выходной вывод нагрузки 5 связан с входными выводами 2 источника питания по двум цепям. При открытом состоянии транзисторов 8 и 9 напряжение от выводов 2 источника питалия поступает на положительный вывод нагрузки 5 через переходы анод - катод диодов 6 и 7 и открытые транзисторы 8 и 9. При закрытом состоянии транзистора 8 в положительный попупериод и транзистора 9 в отрицательный полупериод входное напряжение поступает на положительный вывод нагрузки 5 в положительный полупериод входного напряжения через последовательно соединенные диод 6, накопительный конденсатор 15, диод 13 диодного моста 10 и в отрицательный полупериод - через диод 7, накопительный конденсатор 16, диод 14 диодного моста 10.-При

этом накопительные конденсаторы 15 и 16 разряжаются на нагрузку 5 за время открытого состояния транзисторов 8 - в отрицательный полупериод и транзистора 9 - в положительный

полупериод входного напряжения через дио№1 11 и 12 диодного моста 10. В этом случае на нагрузке осуществляется деление входного напряжения на . два раза. Плавный перевод режима работы силовой, части регулируемого выпрямителя из режима выпрямления с деления напряжения на два раза в режим выпрямления без деления напряжения осуществляется источником 17 управляющего напряжения. Напряжение со вторичной обмотки трансформатора 18 через диод 19 и токоограничивающий резистор 20 поступает на базу транзистора 9, а через диод 21 и токоограничивающий резистор 22 - на базу транзистора 8. Начало и конец вторичной обмотки включены таким образом, что транзистор 8 полностью открыт в отрицательную часть полупериода напряжения Jj, а транзисгор 9 I OJiitoc rb открыт в полиж11тел1 иую част) полупи- риода напряжения l. j (фиг, 2в, Тд,, i . Вместе с тем от дополнительной схемы выпрямления, образованной диодами 23 и 2А, сглаживающим конденсатором 25 и потенциометром 26, через развязываю1цие диодм 27 и 28 на базы транзисторов 8 и 9 поступает постоянное напряжение, изменяемое, потенциометром 26 от нуля до напряжения E,,j, соотиетствутошего Трег.макс (фиг. 2, Ijjp, ц). При минимальнс-м входном напряжении Uj потенциометром 26 устанавливают нагтряжение Kperf aiv

соответствующее Jptr, макс (Фчг. 2), при этом транзисторы 8 и 9 открыты в течение обоих полупериодов входного напряжения. В этом случае в положительные полупериоды напряжения Ui питание нагрузки 5 осуществляется через диод 6 и транзистор 8, а в отрицательные - Через диод 7 и Т1)анзис- тор 9, входной ток Г, имеет форму синусоиды. На нат рузке 5 формируется выпрямленное напряже ше 11, и работа схемы полностью соответствует мостовому неуправляемому выпрямителю (фиг. 2а).

В случае максимального входного напряжения управляюи(ее напряжение на выходе выпрямителя . г потенциометром 26 устанавливают равным нулю, при этом транзистор В открыт только в отрицательную часть полупериода, а транзистор 9 - только в положительную часть полупериода, поэтому питание нагрузки 5 в положительный полупериод напряжения U осуществляется за счет заряда конденсатора 15 через диоды 13, 6 и 4 и разряда конденсатора 16 через транзистор 9 и диод 12 ( .у, фиг. 2в). В отрицатепьН1,1(1 полупериод напряжения U питание нагрузки 5 осуществляется за счет заряда разрядившегося в предыдущий полупериод напряжения и конденсатора 16 через диоды 14, 7 и 3 и разряда зарядившегося в предыдуишй полупериод-напряжения Uj конденсатора 1 5 Н рез транзистор 8 и диод II (Tj , фиг . 2в,). Поскольку заряд и разряд конденсаторов 15 и 16 осуществляется через нагрузку 5, то время заряда конденсаторов равно времени разряда и, следовательно, в схеме за каждый полупериод напряжения U осу;|Ц: Ствляется деление напряжения U практически в два ра

за по среднему значению (фиг. 2в). Конденсатор 13 начинает заряжаться через нагрузку 5 в тот момент, когда lexyniee значение входного напряжения ид достигает напряжения на нагрузке при разряде конденсатора 16 на нагрузку 5, а конденсатор 16 начинает заряжаться через нагрузку 5 в тот момент, когда напряжение на нагрузке 5 достигает напряжения при разряде конденсатора 15 на эту же нагрузку 5 (I,j, 1,щ фиг. 2в). Поэтому ток I от источника входного напряжения имеет форму импульсов с длительностью, меньщей (в два раза; полупериода напряжения U (12 ,фиг.2в),

При номинальном (среднем) входном напряжении U (фиг, 2б) с установкой потенциометром 26 Еио«, соответствующего Ip«r. (фиг.- 2б),транзистор 8 приоткрывается во время положительного полупериода и полностью открывается во время отрицательного полупериода, а транзистор 9 открывается полностью во время отрицательного полупериода входного напряжения.

8этом случае ток нагрузки 5 через транзистор 8 протекает во время положительного полупериода напряжения

и от источника входного напряжения, а в части отрицательного полупериода напряжения Uj - от конденсатора 15. Соответственно ток через транзистор

9протекает во время отрицательного и части положительного полупериодов напряжения и.

Таким образом, в процессе регули- рсилния (стабилизации) нацряжения на нагрузке 5, транзисторы 8 и 9 полностью открыты и потери мощности минимальны при минимальном и максимальном входном Р1апряжениях, а при омииальном входном напряжении избыток входного напряжения (мощности) гасится на регулирующих транзисторах 8 и 9.

Форма напряжения на нагрузке 5 в процессе регулирования (стабилизации) плавно изменяется от вьтрямлен- ной синусоиды до сглаженной и выпрямленной синусоиды с делением эффек- тивнох о значения входного напряжения в два раза (U.-r, фиг. 2).

Из принципа работы следует, что амплитуда пульсации выходного напряжения уменьшается в процессе регулирования от I li.MQKc ло Un.MHH .близкого к нулю.

Формула изобретения

Регулируемый источник питания, содержащий основной вьшрямитель, подключенный к входным выводам,источник управлянлцего напряжения в виде трансформатора, первичная обмотка которого подключена к входным выводам, а

вторичная выполнена со средней точкой,g ключены к средней точке траисформатообразукицей один из выходных выводов и совместно с двумя диодами дополнительную схему выпрямления, выходом подключенную к потенциометру, два развязывающих диода, отличающийся тем, что, с целью повьппе- ния коэффициента мощности путем уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения, основной выпрямитель выполнен мостовым, причем объединенные аноды диОдов анодной группы образуют другой выходной вывод, а к катоду кажра, каждый из катодов.указанных развязывающих диодов подключен к соответствующему катоду введенного диода, а аноды развязывающих диодов 5 объединены и подключены к управляющему входу потенциометра, а также дополнительно введен диодный мост, выводы постоянного тока которого подключены к выходным выводам, а каждый из входов переме 1ного тока через соответствующий введенный конденсатор подключен к коллектору транзистора.

20

дого из оставшихся диодов коллектором подключен введенный транзистор, база которого через введенный токоограни- чивающий резистор подключена к катоду соответствующего введенного диода, анодом подключенного к соответствующему выводу вторичной обмотки, эмиттеры транзисторов объединены и подра, каждый из катодов.указанных развязывающих диодов подключен к соответствующему катоду введенного диода, а аноды развязывающих диодов объединены и подключены к управляющему входу потенциометра, а также дополнительно введен диодный мост, выводы постоянного тока которого подключены к выходным выводам, а каждый из входов переме 1ного тока через соответствующий введенный конденсатор подключен к коллектору транзистора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника питания электрорадиоаппаратуры. Цель изобретения - повышение коэффициента мощности путем уменьшения пульсаций выпрямлен| ного напряжения. Регулирующими элементами источника питания являются транзисторы 8 и 9, каждый из которых включен последовательно с соответствующим диодом 6 или 7 основного выпрямителя 1, и два конденсатора 15 и 16, подключенные к диагонали диодного моста 10, включенного параллельно нагрузке 5. Источник 17 управляющего напряжения изменяет проводимость транзисторов 8 и 9. В процессе регулирования напряжения на нагрузке 5 транзисторы 8 и 9 полностью открыты и потери мощности минимальны при минимальном и максимальном входном напряжении, а при номинальном входном напряжении избыток входного напряжения гасится на транзисторах 8 и 9. 2 ил. i (Л 00 САд 00

-/К

7Гх-ч Л /1 f Я /

А , rf /:

%гч т

Л /йг Л УТ Wi

/л г

,