Стабилизированный источник питания Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

(54) СТАБИЛИЗИЮВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания электротехнической и радио.электронной аппаратуры различного назначения.

Известну стабилизированные источники питания, содержащие силовой трансформатор, вьшрями#ель , а также компенсирующий (воль тодобавочный) трансформатор, первичная обмотка которого через реактивное балластиое сопротивление подключена к питающей сети, а вторичная - включена последовательно с одной из обмоток силового трансформатораfl)

Однако такие источники питания являются параметрическими стабилизаторами и имеют низкий коэффициент стабилизации напряжения, не обеспечивают плавного регулирования и сглаживания пульсаций выходного напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор напряжения, содержащий си-ловой трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным клеммам, а вторичная обмотка соединена с входной цепью основного выпрямителя с фильтром, один из

ВЫХОДНЫХ зажимов которого подключен к одноименному выходному зажиму вспомогательного выпрямителя, к другому выходному зажиму которого подсоединен коллектор регулирующего транзистора, причем его эмиттер соединен с точкой соединения основного и вспо- могательного выпрямителей через резистор, а база подклю «на к выходу усилителя постоянного тока, входом соединенного с выходом узла сравнения, вход которого подключен

10 к выходным клеммам 2.

Однако такие стабилизаторы, как и все стабилизаторы с балластными сопротивлением в силовой цепи и параллельным включением

15 регулирующего транзистора, имеют низкий КПД и больщие объем и массу регулирующего транзистора с теплоотводом, вследствие большой величины его мощности рассеяния, особенно при изменении тока нагрузки стаби20лизатора в широких пределах.

Цель изобретения - повышение КПД и уменьшение объема и массы стабилизированного источника питания постоянного тока. Указанная цель в предлагаегиом источнике питания достигается тем, что в него введен вольто добавочны и трансформатор с двумя вторичными обмотками, первичная обмотка которого через реактивное балластное сопротивление подключена к входным клеммам (параллельно первичной обмотке силового трансформатора), к одной из вторичных.обмоток подключены входные зажимы вспомогательного выпрямителя, а другая обмотка вольтодобавочного трансформатора включена последовательно с одной из обмоток силового трансформатора. На фиг. 1-3 представлены функциональные схемы предлагаемого стабилизированного источника питания. Стабилизированный источник питания содержит силовой трансформатор 1, вторичная обмо ка 2 которого соединена с входом основного выпрямителя 3, вспомогательный выпрямитель 4, к выходным зажимам которого подключен регулирующий транзистор 5, причем его эмиттер соеданен с отрицательным полюсом основного выпрямителя 3 через резистор 6, а база годключена к выходу усилителя 7 постоянно го тока, вход которого подключей к выходу узла 8 сравнения,.подключенного к выходным зажимам источника питания. Источник питания содержит также вольтодобавочный трансформатор 9, первичная обмдтка 10 которого через реактивное балластное сопротивле ние-конденсатор 11 подключена к питающей сети (фиг. 1 и 2) или включена параллельно первичной обмотке 12 отлового трансформатора 1 (фиг. 3). Вольтодобавочный трансформатор 9 имеет две вторичные обмотки 13 и 14. К вторичной обмотке 13 вольтодобавочного трансформатора 9 подключен вспомогательный выпрямитель 4, а другая вторичная обмотка 14 включена последовательно к одной из обмоток силового трансформатора 1 - с вторичной обмолсой 2 (фиг. }) или первичной обмот1 ой 12 (фиг, 2 и 3). Предпагаемый стабилизированный источник питания (фиг. 1) работает следу1шцим образом. . , -- - ;- Напряжение питающей сети, подаваемое иа вход источгапса питания, прикладьтается к первичной обмотке 12 силового траисфсфматора 1, а также распределяется между первич) юй обмоткой 10 вольтодобавочного траисформатора 9 и конденсатором И. Ш вход основного выпрямителя 3 подается напряжение, равное сумме иапряжений вторичиой обмотки 2 силового трансформатора 1 и вторичной обмотки 14 всльтодобавочиого трансформатора 9, а на выходе основного вы гфямителя и, следовательно, источника гоггания оказывается напряжение, пропорциональное сумме указанных напряжений. Напряжение на вторичной обмотке 14 вольтодобавочного трансформатора 9 пропорционально напряже1шю на его первичной обмотке 10. С другой стороны, напряжение на первичной обмотке 10 трансформатора 9 зависит от величины падения напряжения на конденсаторе 11. Это паде1ше напряжения определяется емкостью конденсатора 11 и величиной тока первичной обмотки 10 трансформатора 9, который складывается из трех составляющих: тока холостого хода трансформатора, пропорционального току вторичной обмотки 14, и тока, пропорционального току вторичной обмотки 13, т. е. тока, протекающего через регулирующий транзистор 5. При изменении, например увеличении выходного напряжения, вследствие повыщения напряжения питающей сети или уменьшения тока нагрузки, увеличивается сигнал, подаваемый с выхода узла 8 сравнения на вход уснлителя 7 постоянного тока, и сигнал, подаваемый на базу регулирующего транзистора 5. Это приводит к отпиранию регулирующего транзистора 5 и к увеличению протекающего через него тока. При этом увеличивается ток, протекающий через вторичную обмотку 13 и первичную обмотку 10 вольтодобавочиого трансформатора 9, а также ток, протекающий через конденсатор 111 и, следовательно, увеличийаётся падений напряжения на нем. Это понижает напряжение на первичной 10 и вторичной 14 обмотках трансформатора 9 , а напряжение на входе основного выпрямителя 3 и выходное напряжение источдака питания поддерживаются практически неизменными. Наличие резистора 6 между отрицательиым полюсом основного выпрямителя 3 и эмиттером регулирующего транзистора 5 обеспечивает эффективное прецизионное сглаживание пульсаций выходного напряжения при пбмощи цени обратной связи, состоящей из узла 8 сравнения к усилителя 7 постоянного тока. Пульсации напряжения поступают на вход узла 8 сравнения, усиливаются усилителем 7 постоянного тока и постугают на базу регулирующего транзистора 5. При положительной полуволне пульсации ток через регулирующий транзистор 5 увеличивается, а при отрицательной - уменьщается. При э-jpM соответственно изменяется падение напряжения на резисторе 6. Пульсации выходного напряжения при нашчии резистора 6 значительно уменьщаются, что позволяет снизить объем и массу реактивного фильтра. 57 Сопротивление резистора 6 выбирается небольшим. Падение напряжения на нем должно быть равно двойной амплитуде пульсаций напряжения на выходе реактивного фильтра . основного выпрямителя 3. Вследствие этого включение резистора 10 не приводит к снижению КПД источника питания. Стабилизированный источник питания, схема которого представлена на фиг. 2, работает аналогично. Отличие заключается в том, что напряжение вторичной обмотки 14 трансформатора 9 складывается с напряжением питающей сети и подается на первичную обмотку 12 силового трансформатора 1. При зтом о 5еспечивается стабилизаиня напряжения на первичной 12 и вторичной 2 обмотках силового трансформатора 1 и, следовательно, стабилизация выходного напряжения источника питания. Такое включение обмоток в ряде случаев является предпочтительное, например- при низких выходных напряжениях и больших токах шгрузки источгапса питания. Дальнейшим усовершенствованием предлага мого источника Ш1таний (фиг. 2) является схема, приведенная на фиг. 3, в которой первичная обмотка 10 трансформатора 9, соединенная последовательно с конденсатором П, включена параллельно первичной обмотке 12 силового трансформатора 1, напряжение на который стабилизировано при помощи цепи обратной связи. Это позволяет обеспе &1ть дальнейшее снижение мощности рассеяния регулирующего транзЬстора S и повышение КПД источника ттания. Выбором соответствующего числа витков вторичной обмотки 13 трансформатора 9 напр жение на выходе вспомогательного выпрямите ля 4 и, следовательно, на регулирующем тран жсторе 5 может быть выбрано практически любой величины, что позволяет расширить область применения предлагаемого источника питания и использовать его для получения как сверхнизких, так и высоких стабилизированных выходных напряжений. Использование изобретения позволяет повысить КПД и снизить объем и массу стабилизированного источника питания за счет снижения мощности рассеяния ре гули; рующего транзистора с теплоотводящим радиатором. Формула изобретения Стабилизированный источник питания, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным клеммам, а вторичная обмотка соединена с вход- .. ной цепью основного выпрямителя с фильтром, один из выходных зажимов которого псздклю-.. чен к одноименному выходному зажиму вспомогательного выпрямителя, к другому выходному зажиму которого подсоединен коллектор регулирующего транзистора, причем его эмиттер соединен с точкот соединения основного и вспомогательного выпрямителей через резистор, а база подключена к выходу усилителя постоянного тока, входом соединенного с выходом узла сравнения, вход которого подключен к выходным клеммам, отличающнйс я тем, что, с целью повышения КПД и уменьшения массогабарнтных показателей, в него введен вольтодобавочный трансформатор с двумя вторичными обмотками, первичная обмотка которого через реактивное балластное сопротивление подключена к входным клеммам, к одной из вторичных обмотсж трансформатора подключены входные зажимы вспомогательного выпрямителя, а другая обмотка вольтодобавочного трансформатора включена последовательно) с одной из обмоток силового трансформатора. . .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 473268, кл. Н 02 М 7/06, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР N 636596, кл. G 05 F 1/56, 1976.

19

г

V JT Л

lyvx

ГГ

±т

А

л

в

/

Фиг,д