Стабилизированный источник питания Советский патент 1982 года по МПК G05F1/56 H02M3/335 H02M7/537 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

I

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к источникам электропитания компенсационного типа, и может быть использовано в качестве управляемого мостового инвертора в стабилизированном источнике электропитания.

По основному авт. св. № 754386 известен стабилизированный источник питания, содержащий питаемые от источника нестабилизированного напряжения задающий генератор, выпрямитель и мостовой усилитель мощности с выходным трансформатором, выполненным на первом, втором, третьем и четвертом транзисторах одного типа, причем коллекторы первого, и третьего транзисторов подключены к первой клемме, а эмиттеры-второго и четвертого транзисторов - к второй клемме источника постоянного нестабилизированного напряжения, параллельно цепи коллектор эмиттер каждого транзистора включен диод в обратной полярности, эмиттер третьего и коллектор четвертого транзис торов подключены к первому выводу первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с входами выпрямителя, при этом стабилизированный источник питания снабжен первой и второй схемой управления, конденсаторами и дросселем, а задающий генератор выполнен на указанных третьем и четвертом транзисторах и второй схеме управления, причем кол10лекторы, базы и эмиттеры третьего и четвертого транзисторов соединены с входами второй схемы управления, выход которой присоединен к одному входу первой схемы управления, к двум друISгим входам которой подключены выходы вьшрямителя, а выходы первой схемы управления соединены с коллекторами, базами и эмиттерами первого и второго транзисторов, эмиттер первого и кол20лектор второго транзисторов соедгшены через последовательно включенные дроссель и конденсатор со вторым выводом первичной обмотки выходного трансформатора параллельно которой подключен конденсатор. В данном устройстве четыре транзис тора образуют мостовой усилитель, при чем третий и четвертый транзисторы одновременно являются элементами задающего генератора, работающего в реясиме автоколебаний,, а первый и второй транзисторы работают в качестве управляемых коммутируемых элементов, время открывания которых зависит от широтно-модулируемых сигналов, посту- пающих на их входы с первой схемы управления. Таким образом, время, в течение которого поочередно открыты и закрыты третий и четвертый транзистЬры является постоянным и составляет половину периода работы задающего генератора, а время поочередного открытия и закрытия первого и второго транзисторов определяется шириной отпирающих импульсов, поступающих с первой схемы управления. Первый и четвертый транзисторы, а также второй и третий транзисторы образуют соответственно первое и второе плечи моста, причем транзисторы одного плеча открываются одновременно, но так как первый и четвертый, а также второй и третий трак- зисторы включены последовательно с ин дуктивной нагрузкой, то время, в течени которого протекает ток через нагрузку, зависит от длительности импульсов, отп рающих первый и второй транзисторы, т.е. от длительности управляющих сигналовДанный источник является управляемым, поэтому.длительность управляющих сигналов (т.е. время открытия первого и второго транзисторов) всегда меньше времени открытия третьего и четвертого транзисторов, образующих задающий генератор и работающих с постоянной частотой. Для защиты транзисторов от перенапряжений параллельно коллектору и эмиттеру каждого транзистора включен диод. При закрывании одного из управ- гшемых транзисторов, например первого, ток через индуктивную нагрузку обрывается, и на выводах нагрузки появляется ЭДС самоиндукции. Так как при этом четвертый транзистор, который работает в одном плече с первым транзистором, находится в открытом состоянии, то чер его коллектор - эмиттер и диод, подкл о ченный к второму транзистору, происход разряд этой ЭДС самои1адукыии. При это теряется энергия, накопленная в И1-щу1{т ой нагрузке, и, кроме того, дополнительно нагревается четвертый транзистор адающего генератора (это особенно существенно, когда ток разряда ЭДС само- индукции не прекратится к концу периода задающего генератора). Аналогично, когда закрывается второй транзистор, ток нагрузки обрывается, и ЭДС самои щукции в нагрузке оказывается прило- женной минусом к эмиттеру третьего транзистора, а плюсом через диод, подключенный к первому транзистору, к коллектору третьего транзистора. Так как этот транзистор открыт, то через него происходит разряд энергии, накопленной в нагрузке. Таким образом, недостаток устройства заключается в том, что энергия, накопленная в индуктивности нагрузки, не используется, а ток разряда этой энергии дополнительно разогревает транзисторы задающего генератора, что в целом уменьшает КПД устройства. Цель изобретения - повышение КПД. Указанная, цель достигае1х;я тем, что в устройство введены два диода и кон/депсатор, причем эмиттеры второго и четвертого, а коллекторы третьего и первого транзисторов связаны друг с другом через анод-катод упомянутых диодов, а между коллектором первого и эмиттером второго транзисторов подключен конденсатор. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит транзисторы 1 4, источник 5 нестабилизированного напряжения, индуктивную нагрузку 6, дроссель 7, конденсатор 8, обмотку 9 трансформатора, вторую схему 10 управления, первую схему 11 управления, диоды 12, дополнительные диоды 13 и 14 и конденсатор 15. Мостовой инвертор содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 транзисторы, причем коллектор третьего транзистора 3 подключен к одному входному выводу, к другому выводу присоеддашн эмиттер четвертого транзистора 4, а эмиттер первого 1 и коллектор второго 2 транзисторов подключены к первому выводу индуктивной нагрузки 6 в виде последовательно соединенных дросселя 7, конденсатора 8 и обмотки 9 трансформатора, а второй вывод нагрузки 6 соединен с эмиттером третьего 3 и коллектором четвертого 4 транзисторов, задающий генератор выполнен на третьем 3 и четвертом 4 транзисторах и второй схеме 10 управления, входы 5 которой соединены с выводами транзисторов 3 и 4, а выход присоединен к входу первой схемы 11 управления, выходы которой подключены к выводам транзисторов 1 и 2, а мелшу коллектором и эмиттером транзисторов 1- 4 подключены диоды 12, а эмиттер транзистора 2 подключен к аноду первого дополнительного диода 13, катод которого соединен с эмиттером четвертого транзистора 4, а коллектор третьего транзистора 3 подключен к аноду второго дополнительного диода 14, катод которого соединен с коллектором первого транзистора 1, а между коллектором первого 1 и эмиттером второго 2 транзисторов подключен конденсатор 15 Устройство работает следующим образом. Пара 1 и 4 и другая пара 2 и 3 транзисторов образуют соответственно две диагонали мостовой схемы, причем транзисторы 3 и- 4 одновременно являются и элементами задающего генера- тора, работающего в автоколебательном режиме. Транзисторы 1 и 2 являются управляемыми коммутируемыми элементами, время открывания которых определяется управляющими сигналами от первой схемы 11 управления. При появлении напряжения на выходе источника 5 нестабилизированного напряжения запускается задающий генератор, образованный транзисторами 3 и 4 и схемой 1О управления, причем транзисторы 3 и 4 начинают противофазно открываться и закрываться с постоянной частотой. С выхода схемы 1О управления прямоугол ные импульсы поступают на вход первой схемы 11 управления, которая вырабатывает управляющие сигналы для поочередного открывания и закрывания транзисторов 1 и 2. Так как транзисторы 1 и 4, а также транзисторы 2 и 3 вклк чены последовательно с нагрузкой 6, то время протекания переменного тока чере нагрузку 6 зависит от длительности импульсов, отпирающих транзисторы 1 и 2. Для уменьщения динамических поте при включении транзисторов нагрузка 6 вьшолнена в виде последовательно соединенных сглаживающего дросселя 7, разделительного конденсатора 8 и первично обмотки 9 выходного трансформатора. При этом нагрузка 6 в диапазоне рабочих частот носит индуктивный характер. При выключении одного из управляемы транзисторов, например транзистора 1, 226 ток через нагрузку 6 резко прерывается, на выводах пагру; ки 6 появляется ЭДС самоиндукщ1И, плюс которой приложен к коллектору транзистора 4, а минус через открытый диод 12, подключенный параллельно транзистору 2 - к аноду первого дополнительного диода 13. Хотя транзистор 4 открыт (как элемент задающего генератора), ток разряда ЭДС самоиндукции через него не течет, так как диод 13 оказывается включен в обратном направлении. Энергия, накопленная в индуктивности нагрузки 6,поступает на заряд конденсатора 15 через диод 12, включенный параллельно транзистору 3, и диод 14. Аналогично, при закрьгоании второго транзистора 2 ЭДС самоиндукции нагрузки 6 оказывается приложенной минусом к эмиттеру открытого транзистора 3, а плюсом через диод 12, подключенный к транзистору 1 - к катоду второго дополнительного диода 14, который в данном случае включен в обратном направлении, поэтому разряда ЭДС через транзистор 3 не происходит. Напряжение ЭДС самоиндукции через диод 12, подключенный к транзистору 1, поступает на один вывод конденсатора 15, а на другой вывод через диод 12, подключенный к транзистору 4, и диод 13 поступает минус этого напряжения. В обоих случаях энергия, накопленная в нагрузке 6, поступает на заряд конденсатора 15 и при последующем открывании диагонали моста исполь.зуется как дополнительный источ11ик напряжения, что и обеспечивает достижение цели. По сравнению с известным устройством в предлагаемом источнике происходит рекуперация энергии, накопленной в индуктивной нагрузке 6, что увеличивает КПД устройства. Кроме того, в устройстве исключается дополнительный .разогрев транзисторов задающего генератора за счет разряда энергии через их открытые переходы. Это позволяет повысить надежность работы схемы и уменьшить габаритные размеры радиаторов силовых транзисторов. Формула изобретения Стабилизированный источник питания по авт. св. № 754386, отличающийся тем, что, с целью повышения ПД, в него введены два диода и коненсатор, причем эмиттеры второго и етвертого и коллекторы третьего и ервого транзисторов связаны друг с

79075228

другом через анод-катол упомянутыхИсточники информапии,

диодов, а меяоту коллектором первогопринятые во внимание при экспертизе

и амиттером второго транзисторов под-1. Авторское свндетепьство СССР

ключен конденсатор.№ 754386, кл. O05F 1/56, 1978.