Вторичный источник питания Советский патент 1989 года по МПК G05F1/56 

S

С/)

Изобретение относится к устройствам преобразования переменного напряжения в постоянное стабилизированное. Целью изобретения является повышение КПД и уменьшение массы и габаритов вторичного источника питания путем устранения режима вынужденного подмагничивания силового трансформатора. Цель достигается введением в источник питания двух ключевых элементов, резистивного элемента 14 и счетного триггера 13. Сигналыс выхода счетного триггера упавляют ключевыми элементами 10 и 11 таким образом, что осуществляется включение тиристоров 4 и 5 поочередно в положительные и отрицательные полупериоды входного переменного напряжения. Это исключает полностью режим вынужденного подмагничивания силового трансформатора. 2 ил.

/. I,-%F

-

LI.

/

СП N5

СО

со го

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам преобразования переменного напряжения.

Цель изобретения - повышение КПД, уменьшение массы и габаритов вторичного источника питания (ВИП) путем устранения вынужденного подмагничивания магнито- провода силового трансформатора.

На фиг. 1 и 2 представлены соответственно функциональная и электрическая принципиальная с.хе.мы -эедлагаемого источника питания.

Вторичный источник питания (фиг. 1) содержит преобразователь 1 напряжения в виде последовательно соединенных силового трансформатора 2, в котором выводы первичной обмотки являются входными выводами ВИП, и регулируемого выпрямителя 3, выполненного на тиристорах 4 и 5, емкостной накопитель 6. выводы которого подключены соответственно к первому и второму выходным выводам ВИП, датчик 7 тока, нерегулируемый выпрямитель 8, источник 9 опорного напряжения, три ключевых элемента 10, 1 1 и 12, счетный триггер 13 и ре- зистивный элемент 14, при этом первый и второй ключевые элементы 10 и II выполнены с гальванической развязкой. Нерегулируемый выпрямитель 8 входом подключен параллельно выходу силового трансформатора 2. Отрицательные выходы выпрями- те;1ей 3 и 8 соединены между собой и подключены к общей точке соединения (.-три- цательно1Ч1 входного вывода источника 9 опорного напряжения, одного из силовых выводов ключевого э.пемента 12 и первого силового вывода датчика 7 тока, второй вывод которого соединен с отрицательной выходной клеммой ВИП и первым выводом е.мкостного накопителя 6, второй вывод которог о подключен одновременно к положительному вы.ходу выпрямителя 3, являющемуся положительной выходной к.чем- мой ВИП. Положительный выход иыпря мителя 8 подключен к положительному входному выводу источника 9 опорного напряжения, выход которого соединен одновременно с первыми выводами силовых цепей 10.1 и 11.1 ключевых элементов 10 и 11, резистивного эле.мента 14 и управляющих цепей 10.2 и 11.2 ключевых э, ;е- ментов 10 и 11, вторые выводы управляющих цепей 10.2 и 11.2 ключевых элементов 10 и 11 подключены соответственно к инверсному и прямому выхода.м триггера 13. информационный вход которого соедино) с вторым выводом резистивного элемента 14 и вторым силовым выводом ключевого элемента 12. Управляющий вход элемента 12 подключен к информационному входу датчика 7 тока. Вторые выводы силовых цепей 10.1 и 11.1 ключевых элементов 10 и 1 1 соединены соответственно с управляющими электродами тиристоров 5 и 4 выпрямителя 3.

5

На принципиальной схеме ВИП (фиг. 2) представлены преобразователь напряжения, выполненный на силовом трансформа iopt 2 If PC: .iiipyeM()M В11111рямителе 3 с тиристорами 4 и 5, емкостной накопитель 6, резистивный датчик 7 тока, нерегулируемый выпрямитель 8 с диодами 15 и 16 и источник 9 опорного напряжения, состоящий из резистора 17, стабилитрона 18 и кои- денсатора 19 Силовые цепи 10.1 и 11.1

ключевых элементов 10 и 11 выполнены на фототиристорах, а управляющие цепи 10.2 и 11.2 - на светодиодах. Ключевой элемент 12 выполнен на п-р-п транзисторе. На фиг 2 представлены также триггер 13 и резистор 14. Выводы первичной обмотки 2.1 силовою трансформатора 2 являются входными клеммами ВИП, а два крайних вывода вторичной обмотки 2.2 подключены соответственно к анодам тиристоров 4 и 5, катоды которых объединены и подключены

0 одновременно к первому выводу емкостного накопителя 6 и положительной выходной клемме ВИП. Отрицательная выходная клемма ВИП соединена с вторым выводом емкостного накопителя 6 и общей точкой соединения первого вывода резистивного датчика 7 тока и базы транзистора 12, эмиттер которого соединен одновременно с вторым выводом резистивного датчика 7 тока, средним выводом вторичной обмотки 2.2 силового трансфо|)матора 2, анодом стабилиQ грона 18 и первым выводом конденсатора 19, второй вывод которого подключен одновременно к катоду стабилитрона 18, первому выводу резистора 17, анода фототиристоров 10.1 и 11.1, анодам светодио- дов 10.2 и 11.2 и первому выводу резистора

5 14. Второй вывод резистора 14 соединен с коллектором транзистора 12 и счетным входом Т-триггера 13, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с катодами светодиодов 11.2 v; 10.2 тиристорных оггтопар 11 и 10. 0

УllpaвJlяющиe электроды тиристоров 4 и 5 регулируемого выпрямителя 3 соединены соответственно с катодами фототирис- тороь 11.1 и 10.1 оптопчр 11 и 10. Второй

g вывод резистора 17 источника 9 опорного напряжения соединен с катодами диодов 15 и 16 нерегулируемого выпрямителя 8, аноды которых соединены с крайними выводами вторичной обмотки 2.2 силового трансформатора 2.

0 ВИП функционирует следующим образом (фиг. 1)

После вк.чючения сети напряжение Ui подается на вход преобразователя 1, где с помощью силового трансформатора 2 переменное напряжение понижается и поступает

5 одновременно на в.ходные выводы нерегулируемого и регулируемого выпрямителей 8 и 3. Переменное напряжение с выхода силового трансформатора 2 преобразователя

Iпреобразуется в постоянное пульсирующее напряжение с помощью нерегулируемого выпрямителя 8 и подается на вход источника 9 опорного напряжения, который преобразует выпрямленное напряжение в постоянное стабилизированное Uon.

При этом на счетный вход триггера 13 через резистивный элемент 14 поступает наприжсние. равное логической единице,так как третий ключевой элемент 12 заперт.

На выходах Q и Q триггера |3 устанавливаются значения логической единицы и нуля (или наоборот). Пусть на выходе Q триггера 13 установилось значение логического нуля, а это значит, что через управляющую цепь 11.2 второго ключевого элемента

IIбудет протекать ток по цепи: плюс источника 9 опорного напряжения, управляющая цепь 11.2 ключевого элемента II, выходная цепь триггера 13, мннус источника 9 опорного напряжения.

Протекание тока по управляющей цепи 11.2 второго ключевого элемента И приводит к замыканию силовой цени 11.1 ключевого з лемента 1 I.

Если при этом в рассматриваемый интервал времени напряжение на аноде тиристора 4 регулнруемог о выпрямителя 3 поло- жиге.лыи) но отношению к катоду, то последний включается, так как через его управляющую цепь протекает ток. Включающий ток тиристора 4 протекает по цепи: плюс источника 9 опорного напряжения, силовая цепь 11.1 второго ключевого элемента, переход управляющий электрод-катод тиристора 4, емкостный накопитель 6, датчик 7 тока, минус источника 9 опорного напряжения. Величина этого тока определяется напряжением и величиной внутреннего сопротивления источника 9 опорного напряжения.

После включения тиристора 4 через него начинает протекать ток, значение которого определяется напряжением на входе ре гул и руе.МО го выпрямителя UBX и величинами сопротивлення нагрузки и емкости накопителя 6. Как только . напряжение на накопителе 6 достигнет величины, превышающей напряжение источника 9 опорного напряжения, ток через управляющий электрод тиристора 4 прекратится, а тиристор 4 начнет выключаться в тот момент, когда величина LUx станет меньше величины напряжения на емкостном накопителе 6, т.е. к тиристору 4 -будет прикладываться обратное напряжениеU,fip U6-UBX, где Uonp - обратное напряжение, прикладываемое к силовым электродам тиристора; Ue - напря- женне на емкостном накопителе 6; UBX - напряжение на входе регулируемого выпрямителя 3.

За время протекания тока через тиристор 4 на датчике действует напряжение, равное произведению величин тока через тиристор 4 и сопротивления резистивного

0

датчика 7 тока. Это напряжение отпирает третий ключевой элемент 12, и иа счетный вход триггера 13 подается значение, равное логическому нулю, но при этом состояние

выходов Q и Q у триггера 13 сохраняется неизменным. После запирания тиристора 4 напряжение на датчике 7 тока становится равным нулю и третий ключевой элемент запирается, а это значит, что на с11етный вход триггера 13 подается значение логической единицы и состояние его выходов и зменяется на противоположное ( ).

При этом через управляющую цепь 10.2 первого ключевого элемента 10 проте5 кает ток, который приводит к замыканию силовой цепи 10.1 первого ключевого элемента. Поэтому во второй полупериод входного напряжения U2 включается тиристор 5 регулируемого выпрямителя.

Включение тиристоров 4 и 5 происхо0 дит поочередно, т.е. если один из тиристоров включается только в отрицательные полупериоды, то второй только в положительные полупериоды входного сетевого напряжения Uc независимо от величины

5 входного напряжения и сопротивления нагрузки.

Стабализация и регулирование выходного напряжения в предлагаемой схеме так же, как в аналоге и прототипе, производится относительно напряжения, снимае0 мого с выхода источника 9 опорного напряжения, т.е. любой из тиристоров включается тогда, когда выходное напряжение становится меньше Un,,.

Четкая синхронизация работы тиристоров 5 4 и 5 регулируемого выпрямителя 3 с полярностью входного переменного напряжения (в отличие от аналога и прототипа) позволяет исключить вынужденное подмаг- ничивание сердечника силового трансформа- 0 тора 2.

Формула изобретения

Вторичный источннк питания, содержащий преобразователь напряжения, выпол5 ненный в виде последовательно соединенных силового трансформатора, первичные обмотки которого подключены к входным выводам, и регулируемого выпрямителя, выполненного на двух тиристорах, выход которого соединен с выходными выводами, емкостной накопитель, выводами подключенный к соответствующим выходным выводам, датчик тока, нерегулируемый выпрямитель, вход которого подключен к выходу силового трансформатора, источник опорного напря5 жения, первый входной вывод которого соединен с положительным выходным выводом нерегулируемого выпрямителя, второй входной вывод, являющийся общим для входа и выхода источника опорного напряжения.

0

подключен к отрицательным выводам регулируемого и нерегулируемого выпрямителей, первый ключевой элемент, первый силовой вывод которого соединен с управляющим электродом первого тиристора регулируемого выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, уменьшения массы и габаритов путем устранения вынужденного подмагничиваиия магнитопровода силового трансформатора, в него введены второй и третий ключевые элементы, счетный триггер, резистивнын элемент и узлы управления первого и второго ключевых элементов, при этом датчик тока включен между обшей точкой соединения отрицательного выходного вывода и одного из выводов емкостного накопителя, прямой и инверсный выходы счетного триггера подключены соответственно к первым входным выво0

дам узлов управления первого и второго ключевых элементов, вторые входные выводы которых объединены и подключены к выходу источника опорного напряжения, второму силовому выводу первого ключевого элемента, первому силовому выводу второго ключевого элемента и первому выводу резистивного элемента, второй вывод которого подключен к входу счетного триггера и первому силовому выводу третьего ключевого элемента, второй силовой вывод которого соединен с точкой соединения отрицательных выводов регулируемого и нерегулируемого выпрямителей, управляющий электрод третьего ключевого элемента подключен к выходу датчика тока, а второй силовой вывод второго ключевого элемента соединен с управляющим электродом второго тиристора регулируемого выпрямителя.

Фиг. 2