Источник питания постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

(54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к электротехнике и радиотехнике, в частности ко вторичным источникам питания и может быть использовано для питания различных радиотехнических устройств, а также средств автоматики и вычислительной техники.

Известны источники питания постоянного тока, представляющие собой регуляторы ключевого типа, выполненные на основе одноемкостного транзисторного мультивибратора, отличающиеся простотой схемы.В регуляторах этого типа осуществляется частотноимпульсная модуляция 1 и 2.

Однако из-за изменяющейся частоты коммутации невозможно выбрать оптиМсшьные параметры входного и выходного фильтров, что ведет к увеличению массы и габаритов. Кроме того, при использовании таких регуляторов в источниках питания, выполненных по структурной схеме регулятор-преобразователь напряжения, частоты коммутации ключевых элементов регулятора и преобразователя не синхронизированы, что нежелательно из-за возможности возникновения биений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является источник питания постоянного тока, который содержит последовательный к.пючевой стабилизатор напряжения, выполненный на базе одноемкостного мультивибратора, вход которого соединен с входной клеммой, преобразователь напряжения постоянного тока, включающий в себя выходной трансформатор, вторичная обмотка которого через

10 выпрямитель со сглаживающим фильтром подключена к выходным клеммам, переключающие транзисторы, подк.пюченные к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора,сред15ний вывод которой соединен с выходом стабилизатора напряжения, а точка соединения переключающих транзисторов - с общей шиной, Зс1дающий генератор, подк.шоченный выходами

20 к базам переключающих транзисторов 3 .

Недостатком этого источника является то, что частота коммутации ключевого регулятора стабилизатора

25 напряжения меняется при изменении входного напряжения и не синхронизирована с частотой коммутации пере,ключающих транзисторов, преобразователя, что ведет к увеличению мас30сы и габаритов источника питания

из-за невозможности оптимизации вхоного и выходного фильтров к.пючевохо регулятора. Кроме того, возможно возникновение биений.

Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов при устранении возможности возникновения биений.

Поставленная цель достигается тем, что в источник питания постоянного тока введена цепь, состоящая из последовательно соединенных резистора и конденсатора, при этом резистор соединен с базой управляющего транзистора стабилизатора напряжения, э конденсатор - с точкой соединения вывода переключающего транзистора и обмотки выходного трансформатора.

На фиг. 1 представлена схема конкретного выполнения источника питания постоянного тока;на фиг.2 осциллограмГвл напряжений в характерных точках схемы.

Источник питания постоянного тока содержит последовательный ключевой стабилизатор 1 напряжения, с выхода которого напряжение подается на преобразователь 2 напряжения. Стабилизатор напряжения содержит регулирующий транзистор 3, переход база-эмиттер которого шунтируется управляющим транзистором 4, базовый резистор 5, соединенный с базой регулирующего транзистора, цепь связи транзисторов мультивибратора, состоящую из резистора 6 и конденсатора и подключенную резистором к базе управляющего транзистора и к усилителю обратной связи на транзисторе 8 соединенному с источником 9 опорног напряжения и измерителем 10 сигнала рассогласования, выходной DLC-фильт состоящий из индуктивности 11, конденсатора 12, коммутирующего диода 13, и входной фильтр 14. Преобразователь напряжения выполнен по двухтактной схеме на выходном трансформаторе 15 и переключающих транзисторах 16 и 17, управляемых от задающего генератора 18. Напряжение вторичной обмотки трансформатора выпрямляется и фильтруется с помощью выпрямителя с фильтром 19. Вновь введена цепь из резистора 20 и конденсатора 21, постоянная времени которой примерно на порядок больше постоянной времени цепи, состоящей из конденсатора 7 и резистора 6.

При отсутствии вновь введенной Rci-цепи при подаче питающего напряжения в стабилизаторе напряжения возникает режим автоколебаний, несинхронизированных с частотой коммутации переключающих транзисторов преобразователя.

При введении RC-цепи устройство работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на вход стабилизатора напряжения

через насыщенный регулирующий транзистор 3 начинает заряжаться конденсатор 12 фил1,трп, нанряжение подается на вход преобразователя 2, и переключающие транзисторЕЛ 16 и 17 начинают периодически замыкаться и размыкаться под воздействием задающего генератора 18. При замкнутом переключающем транзисторе 16 проЦсходит заряд конденсатора 21, при разомкнутом - разряд, при этом постоянная времени цепи резистор 20 (Конденсатор 21 такова, что напряжение на конденсаторе изменяется с небольшой амплутудой, оставаясь примерно равным входному напряжению. В момент размыкания переключающего транзистора 16 потенциал базы управляющего транзистора 4 относительно общего вывода увеличивается, так как увеличивается потенциал коллектора переключгиощего транзистора 16, при этом напряжение база-эмиттер транзистора 4 оказывается запирающим, вследствие чего транзистор 4 выключается, а транзистор 3 включается. С этого момента конденсатор 21 и конденсатор 7 начинают разряжаться через транзистор 8 усилителя обратной связи, соответственно начинает уменьшаться запирающее напряжение транзистора 4. После замыкания переключающего транзистора 16 конденсатор 7 продолжает разряжаться через транзистор 8, при этом частично ток его разряда идет на заряд конденсатора 21, вследствие чего изменяется скорость уменьшения напряжения база-эмиттер транзистора 4 Когда конденсатор 7 разрядится, включается упраЁляняций транзистор 4, а регулирующий транзистор 3 выключается, конденсатор 7 заряжается через переход база-эмиттер транзистора 4, одновременно через этот же переход происходит заряд конденсатора 21, чем поддерживается во включенном состоянии транзистор 4. следующее размыкание переключающего транзистора 16 вызывает повторение описанного процесса. Таким образом, включение регулирующего транзистора 3 происходит .синхронно с размыканием переключающего транзистора 16 Время нахождения регулирующего транзистора на включенном состоянии определяется сопротивлением транзистора 8 усилителя обратной связи и, следовательно, величиной сигнала рассогласования, поэтому при условии постоянной частоты коммутации преобразователя регулятор работает по методу широтно-ипульсной модуляции, при этом схема его отличается простотой.

Работа стабилизатора напряжения с постоянной частотой позволяет выбрат оптимальные элементы фильтров как входного,так и выходного ключевого

регулятора и тем самым уменьшить его массу и габариты. Синхронизация частот коммутации ключевого транзистора стабилизатора напряжения и преобразователя исключает возможность возникновения биений.

Формула изобретения

Источник питания постоянного тока, содержащий последовательный ключевой стабилизатор напряжения, выполненный на базе одноемкостного мультивибратора, вход которого соединен с входной клеммой, преобразователь напряжения постоянного тока, включающий в себя выходной трансформатор, вторичная обмотка которогр через выпрямитель со сглаживающим фильтром подключена к выходным клеммам, переключающие транзисторы, подключенные к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, средний вывод которой соединен с выходом стабилизатора напряжения, а точка соединения переключающих транзисторов - с общей шиной, задающий генератор, подключенный выходами к базам переключающих транзисторов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритоэ при устранении возможности биений, в него введена цепь из последовательно соединенных резистора и конденсатора, при этом резистор соединен с базой управляющеoго транзистора стабилизатора напряжения, а конденсатор - с точкой соединения переключающего транзистора и первичной обмотки выходного трансформатора.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

525208, кл. G 05 F 1/56, 13.05.74.

Напряжение на ftepfiJwvawaiefi

пуга Э сто/ое f5

HanflifMeHue АО; HOH effcamo/je 2f

f a/jpSMCHue A« реэис/поре 2O

Vafrp/fMe rue на MOMffeMca/rro/ e 7

Ha/rpffJKeffue Soya- ffru/ff/ney mpaffStfcmopa.

Напряжение ffo Ae mo/y- ffumtneff m / ucfTTO/XfJ

a

6

S

Фиг.г