Источник питания с бестрансформаторным входом Советский патент 1980 года по МПК H02M7/06 

(54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ С БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫМ

1

Изобретение относится к области силовой электротехники и может использоваться при разработке вторичных источников питания.

Известны источники питания с бестрансформаторным входом, в которых запуск осуществляется сПомощью емкостного накопителя .-.

Недостатком его является появление больших токов, обусловленных процессами, таких как заряд конденсаторов выходных фильтров, насыщение трансформатора, протекающихв момент запуску через силовые элементы, что приводит к частому выходу из строя конвертора.

Задачу ограничения тока включения при пуске можно решить, включив на ,входе конвертора ограничивающий резистор, который в нормальном режиме шунтируется, например, тиристором 3 .

Однако такое решение имеет относительную сложность.

Известны также устройства, использующие включение тиристора в цець между выпрялмтелем и фильтром и являющиеся регулируемыми источниками питания постоянного тока без звена

ВХОДОМ

/

высокочастотного преобразования напряжения, при этом тиристор выполняет роль регулятора напряжения 4.

Известен источник питания с бестрансформаторным входом, содержащий входной выпрямитель, к выходу которого через тиристор подключен фильтр, ключевой усилитель мощности, выходной выпрямитель с емкостным фильт10ром, задающий генератор, цепь питания которого соединена с выходными выводами через ключевой элемент и пусковой резистор 5.

Целью- изобретения является упро15щение и повышение надежности источника питания с бестрансформаторным входом.

Указанная цель достигается тем,

20 что Висточник питания с бестрансформаторным входом, содержащий входной выпрямитель, к выходу которого через тиристор подключен фильтр, ключевой усилитель мощности, выход25ной выпрямитель с емкостным фильтром, задающий генератор, цепь питания которого соединена с выходными выводами через ключевой элемент и пусковой резистор, введены дополнитель.ный резистор, диод, стабилитрон и

транзистор, причем цепь управления ти ристора соединена с выходом з.адаювдего генератора, его анод через пусковой резистор подключен к точке соединения дополнительного резистора с анодами диода и стабилитрона, свободный конец дополнительного резис topa подключен к одному их выходных выводов, являющимся общим, катод диода соединен с другим выходным выэодом и с эмиттером транзистора, база которого подключена к катоду стабилитрона, а коллектор - к управляющему выводу ключевого элемента.

На фиг. 1 приведена принци.пиальная схема источника питания; на фиг. 2 - диаграммы напряжений элементов устройства.

Предлагаемлй источник содержит входной выпрямитель 1 переменного напряжения (например, сети 220 В 50 Гц), входной фильтр 2, тиристор 3, усилитель мощности 4, трансформатор Усилителя мощности 5, одной выпрямитель с емкостным фильтром (конденсатором) 6, пусковой резистор 7, диод 8, резистор 9, стабилитрон ,10, транзистор 11,. задающий генераТОр 12 и ключевой управляемый элемент 13. - Предлагаемый источник работает следующим образом.

При подключении к источнику переменного синусоидального напряжения тиристор 3 заперт, напряжение на входном фильтре 2 равно нулю,начинается заряд конденсатора 6 через пусковой резистор 7 и диод 8. На фиг. 2 0 напряжение на выходе выпрямителя 1; и| напряжение, которое было бы на резисторе 9 при отключении цепей нагрузки резистора 7 и 9; Ug - реально существующее напряжение на резисторе 9; Ug - напряжение на конденсаторе б; UQ - напряжение пробоя стабилитрона 10. Напряжение на цепочке из последовательно соединенных стабилитрона и базаэмиттерного перехода транзйстора 11 райно разности напряжений Ug и Ug Когда это напряжение достигает величины UOP , стабилитрон 10 пробива- . ется, открывается транзистор 11 и напряжение конденсатора 6 Э прйкла-; дывается к управляющему выводу ключевого элемента 13, который подключает конденсатор б к задающему гене;ратору 12, На выходе задающего гейератора; появляются импульсы утправленияр которые включают тиристор 3. В дальнейшем задающий генератор питается с выхода ключевого усилителя мощности 4. Из приведенных диаграмм видно, что включение гтроисходит в момент времени, когда напряжение источник® питания близко к нулю. Заряд конденсатора 6 происходит при нарастании входного напряжения от нуля, поэтому ток заряда ;не может превышать величины .Сши , где С -. приведенная емкость выходного фильтра; U( - амплитуда напряжения источ5 ника питания; OJ 23i;{ - круговая частота сети. При произвольном моменте включения ток ограничивается лишь сопротивлением приводов, переходами полупроводниковых элементов, сопро0 тивлением фильтров.

Кроме того, так как работа усилителя мощности начинается при низких напряжениях на входе, магнитная система трансформатора усилителя мощс ности начинает перемагничиваться по неполному циклу. Вследствие этого, при достижении ногдавального напряжения магнитная система оказывается подготовленной, не будет входить в насыщение и через усилитель мощности не будут протекать большие токи намагничивания.

Как видно из диаграммы, включен-ие может произойти в момент времени, отличного от нуля при 0 UQ. Это

5 объясняется тем, что в последний промежуток времени заряда конденсатор 6 заряжается до напряжения больше UQP, на величину и . Однако, если постоянная времени цепи заря0 да много больше полупериода питающей сети (это условие всегда йыполняется для подобных устройств запуска) , то за каждый промежуток времени заряда конденсатор заряжается

5 нз величину много меньшую Uon и,следовательно, много меньшую . Поэтому данное обстоятельство не оказывает существенное влияние на бросок тока: при запуске, и практичеси ки можно считать, что запуск происходит при: переходе напряжения источника питания через нуль. В качестве ключевого элемента 13 можно использовать тиристор, либо релейный усилитель без стабилит5 рона на входе.

Применение предлагаемого изобретения значительно повышает надёжность источника питания с бестранс0 фбрматорным входом, упрощая его и снижая массо-габаритные характеристики . -

Формула изобретения

Источник писания с бестрансформаторным входом, содержащий, входной выпрямитель) к выходу которого через тиристор подключен фильтр, ключевой усилитель мощности, выходной выпрямитель с ..емкостным фильтром, задающий генератор, цепь питания которого соединена с выходными выводами через ключевой элемент ,и пусковой резистор, отличающи й

с я тем, что, с,целью упрощения иповышения надежности, введены дополнительный резистор, диод, стабилитрон и транзистор, причем цепь управления тиристора соединена с выходом задающего генератора, его анод через пусковой резистор подключен к точке соединения дополнительного резистора с анодами диода и стабилитрона, свободный конец дополнительного резистора подключен к одному из выходных выводов, являющимся общим, катод диода соединен с другим выходаым выводом и с эмиттером транзистора, база которого подключена iK катоду стабилитрона, а коллектор к управляющему выводу ключевого Элемента.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе I 1.Смольников Л.Е. и Шаров Л.Н. Вопросы запуска стабилизированных транзисторных конверторов, питаю.щихся от высокогю напряжения, Устройства вторичных источников электропитания РЭА.. Материалы семинара, Москва, 1976, рис. 1.

2.Авторское свидетельство СССР № 483744, кл. Н 02 М 7/51, 1975.

3.Заявка ФРГ № 2247816, кл. Н 02 Н 9/02, 1975.

4.Патент США № 3597675, кл. 321-14, 1972.

5.Патент ЧССР, 132456,

5 кл. 21dl- 12/02, 1968.