Стабилизированый источник электропитания Советский патент 1992 года по МПК H02M7/537 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания.

Известны источники питания на базе стабилизирующих преобразователей, со-, держащие силовые управляемые ключи, трансформатор с выпрямителем и фильтром, причем дроссель фильтра включен последовательно в цепи постоянного тока.

Недостатком устройств являются увеличенные габариты фильтра, поскольку дроссель подмагничиваетзя постоянным током.

Известен двухтактный стабилизирующий конвертор, где указанный дроссель включен в цепь переменного тока, а регулирование выходного напряжения осуществляется ограничением амплитуды тока дросселя на заданном уровне.

Недостатком данного источника питания является невозможность его работы при холостом ходе нагрузки, так как и в этом случае частота преобразования конвертора бесконечно возрастает.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения стабилизации выходного напряжения вплоть до нулевого тока нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в источник электропитания, содержащий регулируемый конвертор, формирователь управляющего напряжения, первое пороговое устройство и источник опорного напряжения введены усилитель рассогласования, связанный через параллельно соединенные источник тока, времязадающий конденсатор и разрядный ключ с входом первого порогового устройства, выход которого через ждущий мультивибратор, RCD-цепочку и второе пороговое устройство связан с формирователем управляющего напряжения.

На фиг. 1 представлена схема источника питания; на фиг. 2 - вариант исполнения части модулятора и зависимость тока от выходного напряжения конвертора; на фиг. 3 - временные диаграммы работы схемы,

Стабилизирующий источник электропитания содержит регулируемый конвертор 1,

(Л

С

vi ю ел со

СП

ел

транзисторы которого через формирователь 2 управляющего напряжения и первое пороговое устройство 3 связаны с источником 4 опорного напряжения, выход которого связан с первым входом, а выход конвертора 1-е вторым входом усилителя 5 рассогласования, выход которого соединен с управляющим входом источника 6 тока, связанного с времязадающим конденсатором 7, разрядным ключом 8 и последовательно соединенным вторым пороговым устройством 9, одновибратором 10 и RCD-цепочкой 11. Элементы схемы 8, 9 и 10 могут быть выполнены на RS-триггере 12, диодах 13 и 14, конденсаторе 15, резисторе 16 и инверторе 17.

Стабилизирующий источник электропитания работает следующим образом.

В зависимости от выходного напряжения конвертора UH1 ток заряда б времяза- дающего конденсатора 7 изменяется в пределах, указанных на фиг. 2. Если стабилизируемое напряжение меньше, чем опорное (выход узла 4), то ток заряда конденсатора 7 (выходной ток управляемо- го источника 6 тока) имеет минимальное значение, а длительность заряда конденсатора 7 до напряжения срабатывания порогового устройства 9 будет наибольшей (фиг. 3,а). После срабатывания порогового уст- ройства 9 запускается одновибратор 10. В течение длительности импульса одновибра- тора tio осуществляется сброс напряжения на конденсаторе 7 посредством ключа 8 и заряд конденсатора RCD-цепочки 11. После окончания импульса одновибратора 10 начинается заряд конденсатора 7 от источника 6 тока и разряд конденсатора цепочки 11, что позволяет сформировать на выходе порогового устройства 3 импульс фиксирован- ной длительности tn передний фронт которого совпадает с импульсом одновибратора 10, а задний задержан на фиксированный интервал времени (tn-tio), в течение которого вновь заряжается конден- сатор 7, причем силовые транзисторы конвертора 1 на интервале tn закрыты.

Длительности интервалов накопления и передачи энергии в дросселе конвертора 1 определяются соотношениями

1 +М ... 1-М

tH

Htn

4f 4f где М Ун/КтрЕ - относительное напряжение на нагрузке;

f - частота преобразования конвертора. До тех пор, пока длительность интервала передачи энергии тп будет больше фиксированной паузы tn, имеет место процесс непрерывной передачи энергии в конденсатор фильтра Сн.

Уменьшение тока нагрузки будет отрабатываться увеличением частоты (ростом тока le и уменьшением tg) и при tn tn наступит граничный режим, где мощность нагрузки определится соотношением 111 „ 4fо

Рн Р

m

Pmt11

t пмакс 1 - М

где fo - минимальная частота преобразователя, соответствующая току Мин на фиг. 2.

Дальнейшее уменьшение тока нагрузки приведет к появлению интервалов времени, в течение которых ток дросселя будет равен нулю, причем относительная длительность этих интервалов будет расти и максимальная частота импульсов на выходе одновибратора 10 в пределе составит I Аи. при этом длительность открытого состояния силовых транзисторов будет равна нулю, что соответствует режиму полного холостого хода нагрузки. Минимальное время заряда конденсатора 7 определится KaKtn-tio, причем отношение

t 11 - t 10 I макс ,Q

t ЭмаксI мин

без каких-либо осложнений реализуется на практике и обеспечивает стабилизацию выходного напряжения источника питания вплоть до полного холостого хода нагрузки в ограниченном диапазоне изменения частоты управляющих импульсов.

На временных диаграммах фиг. 3 представлены три режима работы, соответствующие:

а)максимальной мощности нагрузки РН Рт.

б)Рн 0,45Рт Ргр 0,6 Рт;

в)Рн 0,05 Рт « Ргр

при этом источник питания имеет следующие параметры: fo 20 кГц, т.Нмакс 20 мкс, Т.пмакс 5 МКС, tl 1 3 МКС, М 0,6, f макс 166 кГц, к.з.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет расширить функциональные возможности устройства путем обеспечения стабилизации выходного напряжения при изменении мощности нагрузки от нуля, т.е. режима полного холостого хода, до максимума в ограниченном диапазоне изменения частоты преобразования. Формула изобретения 1. Стабилизированный источник электропитания, содержащий регулируемый конвертор, силовые транзисторы которого через формирователь управляющего напряжения и первое пороговое устройство связаны с источником опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения стабилизации выходного напряжения вплоть до полного холостого хода нагрузки, в него ведены усили- тель рассогласования, управляемый источник тока, времязадающий конденсатор, разрядный ключ, одновибратор. RCD- цепочку, состоящую из включенных последовательно конденсатора и резистора с параллельным ему диодом, и второе пороговое устройство, причем один вход усилителя рассогласования связан с выходом конвертора, другой - с источником опорного напряжения, а выход - с управляющим входом источника тока, включенным параллельно с времязадающим конденсатором и разрядным ключом, соединенными с вхо0

5

дом первого порогового устройства, выход которого через одновибратор связан с управляющим входом разрядного ключа и входом RCD-цепочки, выход которой через второе пороговое устройство соединен с формирователем управляющего напряжения.

2. Источник поп. 1,отличающий- с я тем, что пороговое устройство, одновибратор и разрядный ключ выполнены на RS- триггере, причем Q-выход триггера соединен с S-входом через инвертор и параллельные диод и резистор, кроме того, к R-входу подключен второй конденсатор, а Q-выход связан с RCD-цепочкой.

Изобретение используется для преобразования постоянного напряжения в постоянное в источниках вторичного электропитания. Сущность изобретения: регулирование выходного напряжения путем изменения длительности управляющих импульсов от нуля до максимума при постоянной длительности паузы между ними, что позволяет стабилизировать выходное напряжение в диапазоне нагрузок от максимальной до полного холостого хода. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Фиъ.1

,, min

н