Стабилизирующий источник напряжения постоянного тока Советский патент 1992 года по МПК H02M7/04 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных системах электропитания радиоаппаратуры, вычислительной техники и средств связи.

Известны стабилизирующие источники напряжения постоянного тока, содержащие входной выпрямитель, силовые выходы которого подключены к силовым входам преобразователя постоянного напряжения, содержащий полумостовой транзисторный инвертор, в диагональ которого через рабочую обмотку дросселя включена первичная обмотка выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрями- тель и сглаживающий фильтр соединена с нагрузкой, к которой через токоограничи- тельный элемент подключена обмотка управления дросселя.

Общим недостатком указанного устрой- ства является значительный уровень внутренних помех и дополнительные потери в диодах выпрямителя, обусловленных крутыми фронтами переменного напряжения на выходе выпрямителя, а также нестабилизи- рованный характер выходного напряжения.

Наиболее близким к изобретению является стабилизирующий источник напряжения постоянного тока, содержащий инвертор, вход которого через входной вы- прямитель соединен с выводами для подключения сети переменного тока, а выход через последовательно включенные рабочую обмотку дросселя и блокирующий конденсатор - с первичной обмоткой выходного трансформатора, узел выпрямления и фильтрации, вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, зашунтированной конденсатором резонансного контура, а выход - с выводами для подключения нагрузки и входом делителя выходного напряжения, усилитель сигнала рассогласования, один из входов которого соединен с выходом делителя выходного

напряжения, а другой вход через вспомогательный делитель напряжения - с выходом источника опорного напряжения, и выход подключен к входу генератора, управляемого напряжением, выходы которого подключены к цепям управления силовых ключей инвертора напряжения.

Недостатком известного источника является изменение спектра внутренних помех из-за изменения частот преобразования инвертора напряжения.

Цель изобретения -улучшение качества стабилизации и повышение надежности работы путем сужения частотного спектра внутренних помех.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизирующем источнике напряжения постоянного тока, содержащем инвертор, вход которого через входной выпрямитель соединен с выводами для подключения сети переменного тока, а выход через последовательно включенные рабочую обмотку дросселя и блокирующий конденсатор - с первичной обмоткой выходного трансформатора, узел выпрямления и фильтрации, вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, зашунтированной конденсатором резонансного контура, а выход - с выводами для подключения нагрузки и входом делителя выходного напряжения, усилитель сигнала рассогласования, один из входов которого соединен с выходом делителя выходного напряжения, а другой вход через вспомогательный делитель напряжения - с выходом источника опорного напряжения, дроссель снабжен обмоткой управления, включенной между выходными потенциальными выводами узла выпрямления и фильтрации и усилителя сигнала рассогласования.

Кроме того, рабочая обмотка дросселя разделена на две полуобмотки, намотанные на индивидуальные магнитопроводы и включенные встречно-последовательно, а

обмотка управления выполнена общей для двух магнитопроводов.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого стабилизирующего источника напряжения постоянного тока.

Стабилизирующий источник напряжения постоянного тока содержит инвертор 2, вход которого через входной выпрямитель 1 соединен с выводами для подключения сети переменного тока, а выход через последовательно включенные рабочую обмотку дросселя 3 и блокирующий конденсатор 4 - с первичной обмоткой выходного трансформатора 5, узел б выпрямления и фильтрации, вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора 5, зашунтированной конденсатором резонансного контура 11, а выход - с выводами для подключения нагрузки и входом делителя 9 выходного на- пряжения, усилитель 8 сигнала рассогласования, один из входов которого соединен с выходом делителя 9 выходного напряжения, другой вход через вспомогательный делитель 10 напряжения - с выводом источника опорного напряжения, а выход - к одному из выводов обмотки управления дросселя 3, второй вывод которой подключен к выходному потенциальному выводу узла 6 выпрямления и фильтрации.

В качестве входного выпрямителя может быть использован полупроводниковый мост, однополупериодная схема выпрямителя и т.д. Инвертор напряжения может быть собран по полумостовой схеме.

Усилитель сигнала рассогласования может быть реализован, например, на микросхеме КР140УД608.

Выпрямитель со сглаживающим фильтром выполнен по мостовой схеме с Г-образ- ным LC-фильтром.

Устройство работает следующим образом.

При подключении к входу сети переменного тока на выходе узла 6 выпрямления и фильтрации появляется постоянное напряжение определенного уровня. При номинальном входном напряжении и номинальном токе нагрузки частота преобразования инвертора 2 выбрана больше, чем резонансная частота последовательного резонансного контура, состоящего из индуктивности рабочих обмоток дросселя 3, индуктивности рассеяния выходного трансформатора 5 и внесенной емкости конденсатора резонансного контура 11 (емкость блокирующего конденсатора 4 значительно превышает внесенную емкость конденсатора резонансного контура 11, а следовательно, из-за последовательного их включения ею можно пренебречь.

При уменьшении входного Напряжения уменьшается напряжение на выходе узла 6

выпрямления и фильтрации, следовательно, уменьшается напряжение на неинвертирующем входе усилителя 8 сигнала рассогласования, вследствие чего увеличивается ток через обмотку управления дросселя 3, что, в

0 свою очередь, приводит к уменьшению индуктивности рабочих обмоток дросселя 3, а следовательно, приближает резонансную частоту колебательного контура к частоте преобразования. Поэтому амплитуда напря5 жения на вторичной обмотке выходного трансформатора 5 увеличивается, а значит, и возрастает выходное напряжение (происходит модуляция резонансной частоты колебательного контура). При этом

0 напряжение на вторичной обмотке выходного трансформатора 5 возрастает и за счет уменьшения индуктивности рабочих обмоток дросселя 3, включенных последовательно с первичной обмоткой выходного

5 трансформатора 5 (происходит амплитудная модуляция напряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора 5), аналогичное происходит и при увеличении тока нагрузки.

0 При увеличении входного напряжения увеличивается напряжение на выходе узла 6 выпрямления и фильтрации, следовательно, увеличивается напряжение на неинвертирующем входе усилителя 8 сигнала

5 рассогласования. Вследствие этого уменьшается ток через обмотку управления дросселя 3, что, в свою очередь, приводит к увеличению индуктивности рабочих обмоток дросселя 3, а следовательно, удаляет

0 резонансную частоту колебательного контура от частоты преобразования. Поэтому амплитуда напряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора 5 уменьшается, а значит, и уменьшается выходное напряже5 ние (происходит модуляция резонансной частоты колебательного контура). При этом напряжение на вторичной обмотке выходного трансформатора 5 уменьшается и за счет увеличения индуктивности рабочих об0 моток дросселя 3, включенных последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора 5 (происходит амплитудная модуляция напряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора 5), ана5 логичное происходит и при уменьшении тока нагрузки.

В случае короткого замыкания в нагрузке выходное напряжение уменьшится до нуля, ток через обмотку управления дросселя 3 прекращается, индуктивность рабочих обмоток увеличивается до максимального значения и ток через инвертор 2 ограничивается индуктивным сопротивлением рабочих обмоток дросселя 3 на заданном уровне. При коротком замыкании в нагрузке ток инвертора не превышает допустимое значение за счет значительного индуктивного сопротивления в его силовой цепи переменного тока.

Таким образом, в предложенном стабилизирующем источнике напряжения постоянного тока осуществлена стабилизация выходного напряжения за счет изменения резонансной частоты колебательного контура путем изменения индуктивности рабочих обмоток дросселя, входящих в резонансной контур, а также дополнительная стабилизация за счет амплитудной модуляции напряжения на вторичной обмотке выходного трансформатора путем изменения индуктивности рабочих обмоток дросселя, включенных последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора 5, а также уменьшен спектр внутренних помех из-за работы инвертора на одной частоте преобразования.

Изобретение позволяет за счет введения обмотки управления дросселя улучшить качество стабилизации и повысить надежность работы путем сужения частотного спектра внутренних помех.

Формула изобретения

1. Стабилизирующий источник напряжения постоянного тока, содержащий ин0

5

0

5

0

5

вертор, вход которого через входной выпрямитель соединен с выводами для подключения сети переменного тока, а выход через последовательно включенные рабочую обмотку дросселя и блокирующий конденсатор - с первичной обмоткой выходного трансформатора, узел выпрямления и фильтрации, вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, зашунтирован- ной конденсатором резонансного контура, а выход - с выводами для подключения нагрузки и входом делителя выходного напряжения, усилитель сигнала рассогласования, один из входов которого соединен с выходом делителя выходного напряжения, а другой вход через вспомогательный делитель напряжения - с выходом источника опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества стабилизации и повышения надежности работы путем сужения частотного спектра внутренних помех, дроссель снабжен обмоткой управления, включенной между выходными потенциальными выводами узла выпрямления и фильтрации и усилителя сигнала рассогласования.

2. Источник по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что рабочая обмотка дросселя разделена на две полуобмотки, намотанные на индивидуальные магнитопроводы и включенные встречно-последовательно, а обмотка управления выполнена общей для двух магнитопроводов.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель -улучшение качества стабилизации и повышение надежности работы путем сужения частотного спектра внутренних помех. Это достигается за счет снабжения дросселя 3, включенного в диагональ инвертора 2 напряжения, обмоткой управления. При номинальном входном напряжении и номинальном токе нагрузки частота преобразования инвертора 2 выбрана больше резонансной частоты последовательного резонансного контура, состоящего из индуктивности рабочей обмотки дросселя 3, индуктивности рассеяния выходного трансформатора 5 и внесенной емкости конденсатора 11 резонансного контура. При уменьшении входного напряжения (увеличении тока нагрузки) уменьшается напряжение на выходе устройства, следовательно,