Стабилизированный источник электропитания Советский патент 1989 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитания электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры различного назначения.

Цель изобретения - улучшение мас- согабаритных характеристик и упрощение стабилизированного источника электролитания,

На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизированного источника электропитания; на фиг. 2 - диаграмма напряжения на входе вающего фильтра.

Стабилизированный источник электропитания содержит силовой трансформатор 1 с первичной 2 и вторичной 3 обмотками, причем первичная обмотка 2 трансформатора 1 через регулирующи вентильный блок 4 подключена к входным выводам, а к выходным выводам регулирующего вентильного блока 4 подключен ключевой транзисторный ре- гулирующ п элемент 5, к выводам вторичной обмотки 3 подключены последовательно соединенные основной вентильный блок 6 и сглаживающий фильтр 7, узел 8 сравнения, входом подключенный к выходным выводам источника питания, а выходом - к входу усилителя 9 постоянного тока, вспомогательный трансформатор 10, первичная обмотка 11 которого подключена к зажимам питающей сети, а к выводам вторичной обмотки 12 подключен вход вспомогательного вентильного блока 13, к выходу которого подключен ре- зистивный делитель 14 напряжения, к средней точке которого подключен инвертирующий вход компаратора 15, не- инвертирующнй вход которого соединен с выходом усилителя 9 постоянного тока, а выход - с управляющим входом регулирующего элемента 5.

Стабилизированный источник электропитания работает следующим образом

При подключении входных выводов источника питания к питающей сети переменное синусоидальное напряжение сети через регулирующий вентильный блок 4, регулирующий элемент 5 и силовой трансформатор 1 подается на основной вентильный блок 6. С выхода основного вентильного блока 6 выпрям ле}1ное напряжение через сглаживающий (фильтр 7 поступает на выходнЕ 1е BI.IBO- ды источника питания. Выходное напря

5

0

5

0

5

0

5

0

5

жение постоянного тока поступает на узел 3 сравнения. С выхода узла 8 сравнения сигнал ошибки через усилитель 9 постоянного тока поступает на нeинвepтиpyющ п I вход компаратора 15, причем увеличению напряжения U щ,, соответствует уменьшение выходного напряжения усилителя 9 постоянного тока. С другой стороны, напряжение питающей сети подается на первичную обмотку I1 вспомогательного трансформатора 10, напряжение вторичной обмотки 12 которого выпрямляется вспомогательным вентильным блоком 13. При этом на резистивном делителе 14 появляется однополярное напряжение, имеющее форму полусинусоид, совпадающих по форме и фазовому углу с синусоидой питающего напряжения.

До тех пор, пока мгновенное значение напряжения на нижнем плече резис- тивного делителя 14 меньше выходного напряжения усилителя 9 постоянного тока, компаратор 15 находится в первом устойчивом состоянии, при котором на его выходе присутствует сигнал, соответствующи логической 1, и кпючевой транзисторный регулирующий элемент 5 открыт. Следовательно, в промежуток времени О - t, (фиг. 2) напряжение питающей сети поступает на первичную обмотку 2 силового транзистора 1 . Эта часть полупериода в течение времени О - t« соответствует первой фазе двухсторонней ком тадии синусоиды питающего напряжения.

В тот момент, когда мгновенное значение напряжения на нижнем плече делителя 14 становится больше выход- Hoi o напряжения усилителя 9 постоянного тока, компаратор 15 переключается в другое устойчивое состояние, при котором на его выходе появляется сигнал, соответству)ош;ий логическому о, и регулирующий элемент 5 закрывается, вследствие чего в эту часть полусинусоиды в течение времени напряжение на первичную обмотку 2 силового трансформатора не подается.

После достижения максимума мгновенное значение напряжения на нижнем плече делителя 14 начинает уменьшаться и после того, как оно сравнивается с выходным напряжением усилителя 9 постоянного тока, компаратор 15 снова переключается в первое устойчивое состояние, при котором его выходной сигнал соответствует логической 1,

и происходит открывание регулирующего элемента 5. Эта часть полупериода в течении времени

Ч 3

соответствует второй фазе двухсторонней коммутации питающего напряжения. Таким образом.на силовой трансформатор 1 поступает напряжение, состоящее из начальной и конечной частей полусинусоиды с симметричным относительно максимального значения синусоиды вырезом.

Такая форма напряжения на входе фильтра соответствует пониженному уровню пульсации выпрямленного напряжения на выходе сглаживающего фильра 7.

Изменением длительности выреза (промежуток времени t - tj) обеспечивается регулирование вьпсодного напряжения источника питания.

Стабилизация выходного напряжения происходит следугзщим образом.

Например, при увеличении выходного напряжения источника питания уменьшается напряжение на выходе усилителя постоянного тока, т.е. уменьшается значение порогов срабатывания компаратора 15, увеличивается длительность выреза полусинусоиды и.уменьшается выходное напряжение.

Применение стабилизированного источника питания наиболее целесообразно при низких выходных напряжениях и значительных токах нагрузки, так как при этом достигается оптимальное использование характеристик транзисторов регулирующего элемента, уменьшается объем и масса источника питания за счет снижения объема и массы сглаживающего фильтра. I I

Преимущество предлагаемого стабилизированного источника по сравнению с известным заключается в формировании блоком управления импульсов, обеспечивающих двухстороннюю коммутацию регулирующего элемента с , цью простого выпрямителя и резистор- ного делителя напряжения с автоматическим выполнением требования сйммет0

5

рии управляющих импульсов относительно максимального значения синусоиды питающего напряжения. Это обеспечивает упрощение схем управления, а также уменьшение уровня пульсации выпрямленного напряжения в 2 - 2,5 раза по сравнению с традиционными схемами управления вертикального типа с фазовым регулированием или при заданном уровне пульсаций приводит к снижению объема и мессы сглаживающего фильтра на 30 - 40% и источника питания в целом на JO - 15%.

Формула изобретения

Стабилизированный источник электропитания, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого через регулирующий вентильный блок подключена к входным выводам, к выходным выводам регулирующего вентильного блока подключен ключевой,

транзисторный регулирующий элемент, к выводам вторичной обмотки подключены последовательно соединенные основной вентильный блок и сглаживающий фильтр, выходом соединенный с выходными выводами, узел сравнения.

5

0

5

0

входом соединенный с выходныкш выво- даг-п, а выходом - с входом усилителя постоянного тока, отличаю- щ и и с-я тем, что, с целью улучшения массогабаритных характеристик и упрощения, в него введены вспомогательный трансформатор, вспомогательный вентильный блок, компаратор и ре- зистивный делитель напряжения, первичная обмотка вспомогательного трансформатора соединена с входными выводами, вторичная обмотка вспомогательного трансформатора через вспомогательный венткль ный блок соединена с резистивнымделителем напряжения, средняя точка которого соединена с инвертирующим входом компаратора,неинвертирующий вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, а выход - с управляющим входом регулирующего элемента.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников электропитания электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры различного назначения. Целью изобретения является улучшение массогабаритных характеристик и упрощение устройства. Устройство содержит силовой трансформатор 1, регулирующий выпрямительный блок 4, включенный в цепь первичной обмотки трансформатора 1, ключевой регулирующий элемент 5. Управляющий вход регулирующего элемента 5 соединен с выходом компаратора 15, на входе которого происходит сравнение сигнала обратной связи и полуволн синусоидального напряжения, пропорционального входному напряжению. В момент равенства сигналов происходит переключение регулирующего элемента 5, при этом на входе сглаживающего фильтра напряжение имеет форму симметричных усеченных синусоид, что обеспечивает уменьшение уровня пульсаций и приводит к улучшению массогабаритных характеристик. 2 ил.

tj

Фиг. I