Стабилизированный источник питания Советский патент 1977 года по МПК G05F1/56 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

выходным вьшодам четырехполюсников через транзисторы 18, 19 усилителя мощности преобразователя подсоединены имеющие равное число витков обмотки 20, 21 выходного трансформатора преобразователя 22. Питание модулятора 16 и задающего генератора 23, вырабатьюающего сигналы управления транзисторами 18, 19, осуществляется от источника + 27в.

Устройство работает следующим образом. При питании стабилизированного источника от электросети 3 50Гц, 220 в переключатель ком-гмутатора 2 устанавливается в положение 220в. В этом случае четырехполюсники 3, 4 образуют два импульсных стабилизатора, подключенных параллельно к выпрямителю 1. Эти импульсные стабилизаторы имеют общий дроссель 13 сглаживающего фильтра.

Четырехполюсник 3, на выходе которого включен модулятор 16, образует ведущий импульсный стабилизатор, а четырехполюсник 4 - ведомый. Выходное напряжение ведомого стабилизатора равно выходному напряжению ведущего, так как эти напряжения определяются равными напряжениями на обмотках 11, 12 общего дросселя 13.

Управление транзисторами 7, 8 осуществляется синхронно, для чего их входные цепи через резисторы, величина которых зависит от базовых характеристик используемого типа транзисторов, подключены к оРмоткам общего трансформатора 17 модулятора 16.

Напряжение выхода импульсных стабилизаторов поддерживается на постоянном уровне за счет изменения скважности работы транзисторов 7, 8, зависящей от изменений входного напряжения питания и тока нагрузки и определяемой скважности импульсов управления, вырабатываемых модулятором 16.

К выходам ведущего и ведомого импульсных стабилизаторов через транзисторы 18, 19 подключены обмотки 20, 21 трансформатора 22. Транзисторы 18, 19,трансформатор 22 и задающий генератор 23 образуют схему двухтактного преобразователя напряжения, в котором половины первигшой обмотки трансформатора гальванически разнесены. Симметрирование токов, протекающих через транзисторы 7, 8, осуществляется за счет того, что и ведомьш и ведущий стабилизатор нагружены на одну и ту же нагрузку - выходной трансформатор. При питании от сети 3 50 Гц, 380 в переключатель коммутатора 2 устанавливается в положение 380в. В этом случае четырехполюсники 3, 4 соединяются так, что образуют два соединенных последовательно импульсных стабилизатора, подключенных к вьшрямителю 1. Напряжение питания равномерно распределяется между ведомым и ведущим импульсными стабилизаторами. Это обеспечивается, практически, полной идентичностью их характеристик, а также включением параллельно их входам соединенных последовательно и имеющих одинаковую емкость конденсаторов 5, 6; магнитной

связью между обмотками И, 12; одинаковой по. величине и характеру нагрузкой на их выходах и синхронностью управления транзисторами 7, 8.

Действительно, поскольку напряжения на конденсаторах 14, 15, которые определяются равными напряжениями на обмотках 11, 12 дросселя 13, равны между собой, напряжения на конденсаторах 5, 6 также равны между собой, так как при открытых транзисторах 7, 8 они определяются как сумма напряжений на соответствующих обмотках дросселя и конденсаторах выходных фильтров 14, 15.

Напряжения же на транзисторах 7, 8 в закрытом состоянии определяются равными напряжениями на конденсаторах 5, 6.

Существующие в реальном устройстве различия в скорости переключения транзисторов не приводят к возникновению на них перенапряжений, так например, при отставании включения транзистора 8 ток уже открывщегося транзистора 7 замьпсается через обмотку И дросселя 13, конденсатор 14 и при открытом транзисторе 18 - обмотку 20 трансформатора 22 и конденсатор 6, включенный на входе ведомого стабилизатора 4. Напряжение на транзисторе не только при этом повышается, а уменьщается, так как на обмотке 12 дросселя 13 появляется напряжение, направленное встречно напряжению на конденсаторе 6. В остальном работа стабилизированного источника при питании его сети 3 50Гц, 380в аналогична его работе при питании от сети 3 50Гц, 220в.

Устройство может быть вьшолнено и с другой структурой силовой части. Питание модулятора и задающего генератора может осуществляться как от отдельного источника, так и со входа стабилизатора или с его выхода, при этом следует предусматривать пусковые цепи. При проектировании устройства с выходом на постоянном токе модулятор 16 целесообразнее включать на выходе устройства. Синхронность работы транзисторов 7, 8 может быть достигнута и при бестрансформаторном управлении, однако при этом схема управления усложняется. Преобразователь напряжения может быть выполнен по схеме с самовозбуждением, а модулятор и задающий генератор - в виде одного узла.

Существующее различие в скорости переключения реальных транзисторов 7, 8 может привести к выбросам коллекторного тока, амплитуда которого в два раза больще амплитуды тока, протекающего через транзистор в открытом состоянии. При частоте преобразования 5-10 кГц ( период - 200-ЮОмксек) и времени переключения транзисторов 1-2мксек длительность выбросов тока не превышает 0,5-1 мксек и с ними можно не считаться, так как существующие транзисторы допускают такие выбросы тока. Но с ростом частоты преобразования выбросы тока удвоенной амплитуды могут привести к увеличению потерь в транзисторных ключах и снижению надежности устройства. Это можно исключить, если в цепи эмиттеров

транзисторных ключей импульсных стабилизаторов ввести обмотки общего трансформатора обратной связи таким образом, чтобы его суммарный магнитньш поток при равных токах змиттеров равнялся нулю.

Обмотки трансформатора обратной связи 24,25 включены в эмиттерные цепи трансформаторов 7,8. К змиттеру транзистора 7 обмотка трансформатора 24 подсоединена началом, а к эмиттеру транзистора 8 обмотка 25 зтого же трансформатора подсоединена концом. Обмотки имеют равное количество витков, поэтому при равенстве токов эмиттеров транзисторов 7, 8 магнитный поток, создаваемый зтими токами в трансформаторе 17, равен нулю и напряжение на его обмотках практически равно нулю:

При запаздывании включения, например, транзистора 8 ток в момент включения начинает протекать только по обмотке 24, в результате чего магнитный поток в трансформаторе 17 становится не равным нулю и на его обмотках появляется напряжение, причем полярность его такова, что оно сдерживает включение транзистора 7 и форсирует включение транзистора 8.

Токи транзисторов в момент переключения в зтом случае могут отличаться друг от друга только на величину тока намагничивания трансформатора 17, т.е., практически будут равны и выбросы коллекторного тока не будут наблюдаться.

Формула изобретения

1.Стабилизированный источник питания, содержащий вьшрямитель, вход которого подключен к выходным выводам, четырехполюсник, состоящий из импульсного стабилизатора на ключевом транзисторе и последовательно с ним соединенного преобразователя напряжения с выходным трансформатором, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности его работы от питающих сетей с различными номинальными напряжениями при небольшом весе и габаритах, он вьшолнен в виде, по крайней мере, двух идентичных четырехполюсников, подключенных к выходу вьшрямителя через дополнительно введенньш коммутатор, имеющий по крайней мере, два поло 1жния, соответствующих различным номиналам питающего напряжения, а выходные вьтоды четырехполюсников подсоединены к отдельным равнозначным обмоткам выходного трансформатора.

2.Стабилизированный источник по п. 1, о т л ичающийся тем, что, с целью уменьщения бросков тока через ключевой транзистор импульсного стабилизатора в моменты переключений, в цепь эмиттера каждого из ключевых транзисторов введена отдельная обмотка общего трансформатора обратной связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Грейвер Е. С. Ключевые стабилизаторы напряжения постоянно го тока М., Связь, 1970 г., стр. 109 2. Белопольский И.И. и др. Стабилизаторы низкихи милливольтовых напряжений, М., Энергия, 1970 г., стр. 106 (прототип). П N A JlLI LA .„-. A.-5W 5 Z