Стабилизированный источник питания постоянного напряжения Советский патент 1979 года по МПК G05F1/56 

1

Изобретсиие отиосится к электротехиике и предназначено для стабилизации постоянного лапряжения.

Известеи стабилизированный источник интания, который содерж.ит блок унравлеПИЯ, выпрямитель, задающий тенератор с обмотками на выходе, диоды, две группы по два транзистора, силовой трансфор.матор с первичной обмоткой, с каждой стороны которой имеется по две отпайки, к средним отпайкам которой транзисторы подключены коллекторами непосредственно, а к остальным отпайкам через диоДы 1J.

Медостатками известного источиика ий1ания являются большая динамическая нестабильность выходного напряжения, обусловленная наличием LC-фильтра в контуре регулирования и большой уровеиь генерируемых иомех, обусловленный имиульсным характером тока потребления из сети.

Известен также стабилизированный источник питания, который содержит блок управления и выпрямитель с фильтром, подключенные к выходным выводам, задающий генератор с обмотками на выходе, диоды, по меньшей .мере две группы транзисторов по два в каждой, силовой трансформатор с первичной обмоткой со средней точкой и по меньшей мере с двумя

2

отпа11ками с каждой стороны, причем транзисторы первой группы подключены колекторами к средним отпайкам непосредственно, а транзнсторы второй н последуюш,их групп подключены коллекторами к соответствуюш,им отпайкам через диоды: 2.

Недостатками известного стабилизированного источиика питания постоянного напряжения являются большая динамическая нестабильность выходного напряжения, высокий уровень генерируемых помех, а также низкий КПД.

Целью изобретения является уменьшение дииамической нестабильности выходного напряжения и уровня генерируемых помех, а также повышение КПД.

Для этого в стабилизированном источнике питания постоянного напряжения, содержащем блок управления и выпрямитель с фильтром, иодключеННые к выходным выводам, задаюни1Й генерато1р с об.мотками на выходе, диоды, по меньшей ере две группы транзисторов ио два в каждой, силовой трансформатор с первнчoii обмоткой со средней точкой и по еньшей мере с двумя отпайками с каждой стороны, причем транзисторы первой группы подключены коллекторами к средним отпайкам непосредственно, а транзигтооы второй и последующих групп подключены коллекторами к соответствующим отпайкам через диоды, эм иттер каждого транзистора предыдущей грлппы соединен с базой соответствуюп1его транзистора последующей группы, эмиттеры транзКСторов последией группы подключены к одиому из входных выводов источ}1ика, базы транзисторов первой группы через диоды подключены к крайним выводам одной из выходных обмоток задающего генератора, ередняя точка которой через дополнительно введенный регулируемый элемент соединена с указанным входным выводом, причем управляющий вход регулируюпего элемента иодключеи к выходу блока управления.

Кроме этого, эмиттерно-базовый переход каждого транзистора щунтирован цепью из соответствующей обмотки задаюпгего генератора и диода.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизированного источ-нИКа иитания постоянного напряжения.

Стабилизированный источник питания содержит силовые транзисторы 1-8, диоды 9-14, силовой трансформатор 15, задающий генератор 16 с обмотками 17-23 на его выходе, к средней точке последией подключен регулируюЩИЙ элемент 24 вепрерывного типа, в качестве которого может быть использован транзистор, а также выходная цепь оптрона в виде фоторезистора или фототранзистора, входную цепь регулирующего элемента 25, подключенную к выходу блока 26 управления, выходной силовой выпрямитель 27. Элементы 1 -12 составляют силовую часть регулируемого мостового инвертора. Транзисторы 7 и 8 могут отсутствовать, при этом плюе (i-) входного напряжения должен быть подай на среднюю точку первичной обмотки трансформатора 15. Генератор 16 питается со входа источника питания, а устройство 26 может питаться от дополнительной об мотки генератора 16 через выирямите,1ь.

Транзисторы 1 и 2 относятся к транзисторам первой группы, транзисторы 3 и 4 - второй, транзисторы 5 и 6 - последующей группы.

Стабилизированный источник питания работает следующим образом.

Генератор 16 генерирует на обмотках 17-23 переменное напряжение прямоугольной формы. Под действием нанряжения на обмотке 23, в один из иолупериодов в цепи базы транзистора 1 протекает ток, ограниченный элементом 24. Одновременно генератором 16 открывается и поддерживается в режиме насыщения транзистор 7. При максимальном входном напряжении одновременно с транзистором 7 пропускает силовой ток транзистор 5, причем последний ие находится в насыщенном состоянии, а имеет на коллекторе излишек

входного напряжения. Транзисторы 1 и 3 в этот момент времени играют роль согласующих. Колебания входного напряжения и тока нагрузки обрабатываются контуром обратной связи, содержащем элементы 26, 25, 24, 23, 13, 1, 3, 5, 15, 27. Транзисторы 2, 4, 6, 8 в этот полуиериод заперты обмотка.ми 18, 20, 22, имеющими напряжение 2-3 В. В следующий иолупериод силовой ток пропускают траизисторы 6 и 8, при этом регулирование осуи1ествляется транзистором 6, а нечетные транзисторы закрыты.

При уменьшении напряжения в соответствующие для них полупериоды напряжения задаюи1его геператора работают траизисторы 3 и 4, 1 и 2.

Умеиьшение входного напряжения вызывает уменьшение коллекторного напряжения транзистора 5, которое через некоторое время приближается к нулевому значси1:ю, после чего вследствие 1 екоторого снижения выходного напряжения выирямителя 27 и увеличения тока через регулирующ.ий элемент 24 в работу вступает транзистор 3, при этом на его коллекторном переходе имеется достаточное для его работы напряжеиие. Силовой ток идет через диод 9 и база-эмпттерный переход транзистора 5. Диод 11 заиерт обратным напряжением. При дальнейшем меньшении входного напряжения после насыщения транзистора 3 работает транзистор i, при этом диоды 11 и 9 заперты, а силовой ток идет через базы-эмиттерные нереходы транзисторов 3 и 5.

Изменение тока через регулирующий элемент 24 при переходе силового тока с транзистора на транзистор невелико, так как силовые транзисторы 1, 3 при работе их в качестве согласующих с малыми токами коллектора имеют в этом режиме малый коэффициент усиления (около 2-3). Л аксимальное напряжение на регулирующем транзисторе при проиускании им си,1С)ного тока будет ijanno, таким образом, дианазону изменения входного напряжения, уменьшенному во столько раз, сколько групп транзисторов включеио в схему (для схемы, представленной иа чертеже в 3 раза). Количество групп транзисторов может быть и больше трех. Потери мощности на регулирование при этом иевелики и уменьшаются с увеличением числа групп транзисторов. Обмотки 17-22 осупдествляют быстрое выклЮЧение транзиеторов по контуру с низким сопротивлением, а в течение остальной чаети полупериода не пропуекают тока, что также повыщает КГ1Д источника.

Данный источник питания особенно эффективен при питании его повышенным напряжением 180-310 В, что позволяет питать его от бестрансформаторного сетевого выпрямителя. Отсутствие широтно-им