Высоковольтный стабилизирующий источник питания постоянного тока Советский патент 1988 года по МПК G05F1/56 

%д

00 О)

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания постоянного тока с высоким уровнем выходного напряжения. Цель изобретения - повышение КПД за счет устранения избыточности по базовому току силового тран зистора электронного ключа. Си+ ловой тракт устройства составляют электронный ключ 1, высоковольтный трансформатор 2 и умножитель 3 напряжения. В контур обратной связи входят усилитель 4 постоянного тока и источник 5 опорного напряжения. Стабильность выходного натфяжения обеспечивается путем регулирования напряжения на силовом транзисторе ключа 1 в открытом состоянии, что приводит к изменению энергии, запасаемой в индуктивности трансформатора 2, и к отработке отклонения выходного на п- ряжения. Благодаря введению в электронный ключ 1 вспомогательных транзисторов, токоограничивающих резисторов и защитного диода реализуется плавное нарастание базового тока силового транзистора с повторением формы его коллекторного тока 3 ил. 1C (Л

8 о

ю

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации электроснабжения малогабаритных передаюшд х телевизионных камер, характеризующихся длительной непрерывной работой.

Целью изобретения является повыше- 1;ие КПД за счет устранения избыточности ,по базовому току силового транзистора электронного ключа,.

На фиг. 1 представлена функциональная схема высоковольтного стабилизирующего источника питания постоянного тока; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема используемого электронного ключа; на фиг. 3 временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие принцип действия устройства.

Устройство содержит электронный ключ 1 (фиг. 1), высоковольтный

трансформатор 2, умножитель 3.напряжения, усилитель 4 постоянного то ка, источник 5 опорного напряжения. На схеме обозначены также вывод 6, предназначенный для подключения потенциального полюса первичного источника постоянного напряжения, вывод 7, предназначенный для подключения потенциального вывода нагрузки, потенциальный вывод 8 коммутирующего входа электронного ключа 1, пре-д- назначенный для подключения потенциального полюса, источника коммути- .рующих сигналов (не показан), потенциальный вывод 9 управляющего входа электронного ключа 1, шина 10 нулевого потенциала. В состав электронного ключа 1 входят силовой транзистор 11 (фиг. 2), первый 12, второй 13 и третий 14 вспомогательные транзисторы, первый 15 и второй 16 токо- ограничивающие резисторы и защитный диод 17. Эмиттер - коллекторный переход силового транзистора 11 - электронного ключа 1 включен последовательно с первичной обмоткой высоковольтного трансформатора 2 между шиной 10 и выводом 6,. коммутирующий вход.(с потенциальным выводом 8) силового ключа 1 соединен с выходом источника коммутирующих сигналов. Вход умножителя 3 напряжения соединен с вторичной обмоткой высоковольтного трансформатора 2, а выход - с шиной 10 и выводом 7. Сигнальный вход усилителя 4 постоянного тока подключен к выходу умножи

0

5

0

5

0

5

0

5

теля 3 напряжения, опорный вход - к выходу источника 5 опорного напряжения , а выход - к управляющему входу (с потенциальным выводом 9) электронного ключа 1. В последнем эмиттер-коллекторный переход перт вого вспомогательного транзистора 12 соединен с эмиттер-базовым переходом силового транзистора 11, коллектор второго вспомогательного транзистора 13 подключен к базе третьего вспомогательного транзистора 14, а эмиттер через защитный диод 17 - к коллектору силового транзистора 11. Коллектор третьего вспомогательного транзистора 14 соединен с выводом 6, а эмиттер через первый токо- ограничивающий резистор 15 - с базой силового транзистора 11. Второй токо- огра-ничивающий-резистор 16 включен между коллектором и базой третьего вспомогательного транзистора 14. Базы первого 12 и второго 13 вспомогательных транзиторов соединены соответственно с выводами 8 и 9.

Источник питания ра ботает следующим образом.

На базу транзитора 12 подаются синхроимпульсы Ug (фиг. 3), частота

и длительность которых.определяются стандартом разложения .телевизионного сигнала передающей камеры (в частном, случае при вещательном стандарте частота повторения импульсов составляет 15625 Гц, а их длительность 8 икс) . В I OMBHT времени t транзистор 12 закрывается и через элемент переменного сопротивления, образованный транзистором 14 и резистором 15, и базу силового транзистора 11 идет ток,, который вызывает формированное отпирание последнего, поскольку ток базы ig максимален и определяется, в основном величиной сопротивления резистора 15. Напряжение U да коллекторе силового транзистора 11 начинает уменьшаться, и при достижении им некоторой величины, определяемой значением .напряжения на выходе усилителя 4 постоянного тока, начинает открываться транзистор 13. Это вызывает уменьшение напряжения на коллекторе транзистора 13, что приводит к увеличению сопротивления эмиттер-коллекторного, перехода транзистора 14 и, соответственно, к уменьшению тока базы i и силового

транзистора 11 (через время задержки, обусловленное переходными процессами в схеме) до минимально необходимой величины. После этого временное изменение тока базы i f соответствует изменению тока коллектора ik,, т.е. устройство автоматически отслеживает, изменение коллекторного тока i к I, силового транзистора 1 I, Временное изменение тока коллектора IK,, носит пилообразный характер. С момента времени t через силовой транзистор 11 и первичную обмотку трансформатора 2 начинает протекать линейно возрастающий ток, который к моменту времени t, достигает максимального занчения. Во время открытого состояния силового транзистора 11 во время () в индуктивности трансформатора 2 происходит накопление энергии, величина которой зависит от величины индуктивности, от времени открытого состояния силового транзистора 11 ( от величины напряжения, приложенного к трансформатору 2, которое равно напряжению источника питания Е за вычетом напряжения на силовом транзисторе 11.

В момент времени t, открывается транзистор 12, закрывается силовой транзистор 11 и накопленная энергия через умножитель 3 напряжения поступает в нагрузку, т.е. выходное напряжение Uftux определяется накопленной в индуктивности энергией. За счет того, что время накопления энергии в несколько раз прёвьпиает время отдачи энерТии, рабочий импульс напряжения HiCi на коллекторе силового транзистора и в несколько раз превьшает напряжение дитанияЕ. Форма напряжения «а вторичной-обмотке трансформатора 2 повторяет форму напряжения

UK,,. -:

При изменении выходного напряжения и в, вследствие воздействия дестабилизирующих факторов измяняется напряжение на выходе умножителя 3 напряжения и входе усилителя 4 постоянного тока, что приводит к изменению его выходного напряжения и к изменению напряжения на базе транзистора 13. Соответстве1нно, изменяется состояние транзистора 13 и величина сопротивления эмиттер-коллекторного перехода транзистора 14. Это, в сво очередь, приводит к изменению базового тока i s силового транзистора

0

0

1 1 и к изменению напряжения U - на его коллекторе. Изменение напряжения обусловливает изменение, энергии, запасаемой в индуктивности трансформатора 2, и, соответственно, изменение вьгходное напряжения U g,, т.е. вькодное напряжение Ug,, возвращается к первоначальному уровню. В результате обеспечивается высокая стабильность выходного напряжения Т простом схемотехническом решении.

Уменьшение потерь мощности в цепях управления электронного ключа позволяет .повысить -КПД источника приблизительно на 10% и снизить общую потребляемую мощность телевизионной камеры.

Формула .изобретения

Высоковольтный стабилизирующий ис точник питания постоянного тока, со- 5 держащий электронный ключ, выпол5

0

5

0

ненныи с силовым транзистором, эмиттер-коллекторный переход которого включен последовательно с первичной обмоткой высоковольного транс- 0 форматора между шиной нулевого потенциала и .выводом для подключения потенциального полюса первичного источника постоянного напряжения, и соединенный коммутирующим входом с выходом источника коммутирующих сигналов, умножитель напряжения, вход которого соединен с вторичной обмоткой высоковольтного трансформатора, а выход - с шиной нулевого потенциала и выводом для подключения потенциального вывода нагрузки, усилитель постоянного тока,.сигнальный вход которого подключен к выходу умножителя напряжения, опор- ньй вход - к выходу источника опорного напряжения, а выход - к управг ляющему входу электронного ключа, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД за счет устранения избыточности по базовому току. силового транзистора электронного ключа, в последний введены три вспомогательных транзистора, два токоог- раничивающих резистора и запщтный диод, причем эмиттер-коллекторный переход первого вспомогательного транзистора соединен с эмиттер-базовым переходом силового транзистора, коллектор второго вспомогательного

5

0

5

5- . 14

транзистора .подключен к базе третье- Го вспомогательного транзистора, а эмиттер через защитный диод - к Коллектору силового транзистора, коллектор третьего вспомогательного транзистора соединен с выводом для Подключения потенциального полюса первичного источника постоянного напряжения, а эмиттер через первый Гокоограничйвающий резистор - с ба186716

ЗОЙ силового транзистора, второй токоограничивающий резистор вктиочен между коллектором и базой третьего вспомогательного транзистора, а базы первого и второго вспомогательных транзисторов соединены с потенциальными выводами соответственно коммутирующего и управляющего входов

Q электронного ключа.

Фи&2