Источник питания постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/64 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различных радиоустройств Известен источник питания постоянного напряжения, содержащий ключевой усилитель мощности с силовым трансформатором, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр подключена к нагрузке и к входу широтио-импульсного модулятора, выход которого соединен с входами ключевог усилителя мощности Т. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее ключевой усилитель мощности с силовым трансформатором, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр подключена к выходным выводам устройства, широтно-импульсный модулятор, выход которого соединен с управляющими входами ключевого усилителя мощности, а вход - с выходными выводами ус ройства С23. Недостатком известных устройств является ухудшение качественных показателей выходного напряжения в режиме малых токов нагрузки, что объя ;няется неудовлетворительной работой ключевого усилителя мощности при малых токах нагрузки. Цель изобретения - повышение стабильности и уменьшения пульсации выходного напряжения источника питания в режиме работы при малых токах нагрузки. Поставленная цель достигается тем, что в источник питания постоянного напряжения, содержащий ключевой усилитель мощности с силовым трансформатором, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр подключена к выходным выводам источника питания, широтно-импульсный модулятор, выход которого соединен с управляющими входами ключевого усилителя мощности, а выход - с выходными выводами

источника питания, введен активный двухполюсник, подключенный к первичной обмотке силового трансформатора и включающий в себя первую цепь, состоящую из двух резисторов, соединенных между собой последовательно, а свободными выводами подключенных к выводам первичной обмотки силового трансформатора, общая точка резисторов соединена с конденсатором, другой вывод конденсатора соединен с катодом первого диода и базой транзистора, эмиттер которого соединен с анодом первого диода и выводом силового трансформатора, коллектор - с катодом второго диода, анод которого подключен к другому выводу силового трансформатора, а параллельно переходу коллектор эмиттер этого транзистора включен третий диод, причем катод третьего диода jo

подключен к коллектору транзистора, а анод - к его эмиттеру, а также вторую аналогичную цепь, включенную встречно-параллельно по отношению к первой цепи.

На чертеже представлена функциональная схема источника питания.

Источник питания постоянного напряжения содержит ключевой усилитель мощности, включающий в себя транзисторы 1 и 2, конденсатор 3 и сопловой трансформатор k, вторичная обмотка которого соединяется с входом выпрямителя 5) выход которого подключается к фильтру 6, выход фильтра 6 соединяется с входом широтно-импульсног модулятора 7, выход которого соединяется с входами транзисторов 1 и 2. К выводам первичной обмотки трансформатора k подключен активный двухполюсник 8, включаю.щий в себя первую цепь, состоящую из двух соединенных между собой резисторов 9 и 10, свободные выводы которых соединены с выводами трансформатора , а общая точка - с конденсатором 11, второй вывод которого соединен с катодом первого диода 12 и базой транзистора 13 причем коллектор транзистора 13 соединен с катодом второго диода 1 и катодом третьего диода 15 анод второго диода 14 соединен с выводом резистора 10, эмиттер транзистора 13 соединен с анодом третьего диода 15 и анодом первого диода 12 и подключе К выводу резистора 9, и вторую аналогично соединенную цепь, состоящую из резисторов 16 и 17, конденсатора 18, диодов , транзистора 22 и

включенную встречно-параллельно по отношению к первой цепи.

Источник питания постоянного напряжения работает следующим образом.

Постоянное напряжение, подаваемое на ключевой усилитель мощности, преобразуется в переменное напряжение прямоугольной формы повышенной частоты, и через силовой трансформатор k поступает на выпрямитель 5, а затем на фильтр 6, где преобразуется в постоянное напряжение с требуемым уровнем пульсаций. Это напряжение поступает на вход широтно-импульсного модулятора 7) который выдает две импульсные последовательности на транзисторы 1 и 2 ключевого усилителя мощности. Скважность этих импульсных последовательностей изменяется в соответния источника питания, так что выходное напряжение остается стабильным при изменениях входного напряжения питания ключевого усилителя мощности В моменты времени, когда оба транзистора 1 и 2 закрыты, энергия, накопленная в сердечнике трансформатора 4 , выделяется через выпрямитель 5 и фильтр 6 на нагрузке. При работе источника питания на холостом ход I

или в режиме малых токов выделение этой энергии сопровождается большим напряжением самоиндукции и длительным переходным процессом, который может превосходить длительность паузы (когда транзисторы 1 и 2 закрыты), формируемой широтно-импульсным модулятором 7. Это определяет повышенный уровень пульсаций и уменьшение стабильности выходного напряжения источника питания. Активный двухполюсник 8 шунтирует трансформатор k в момент переключения транзисторов 1 и 2, что практически полностью убирает переходный процесс выделения магнитной энергии сердечником, трансформатора уже в режиме холостого хода. Шунтирование трансформатора обеспечивается открыванием транзисторов 13 или 22 (в зависимости от полярности напряжения на трансформаторе } на время, определяемое дифференцирующими цепями 10, 11 и 17, 18.

Такое шунтирование позволяет имет форму прямоугольного напряжения на трансформаторе в режиме холостого хода такую же, как под нагрузкой без схемы 8, что определяет высокое ствии с величиной выходного напряжекачество выходного напряжения источ ника питания при любом токе нагрузки. Резисторы 9, 10 и 16, 17 служат для уменьшения напряжения трансформатора k до уровня, необходимого дл открывания транзисторов 13 и 22. Ди ды 12 и 19 необходимы для предохранения переходов база-эмиттер транзисторов 13 и 22 от обратного напря жения, диоды И, 15 и 20, 21 - для предохранения переходов коллекторэмиттер. Таким образом, введение транзисто ров 13 и 22, резисторов 9 Ю и 16, 17, конденсаторов 11, 18 и диодов 12, И, 15, 19, 21, 20 обеспечивает улучшение качества выходного напряже ния источника питания при малых токах нагрузки. Формула изобретения Источник питания постоянного напряжения, содержащий ключевой усилитель мощности с силовым трансформа тором, вторичная обмотка которого через выпрямитель и фильтр подклю.чена к выходным выводам источника пи тания, широтно-импульсный модулятор выход которого соединен с управляющими входами ключевого усилителя мощ ности, а вход - с выходными выводами источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и уменьшения пульсации выходного напряжения источника питания в режиме работы при малых токах нагрузки, введен активный двухполюсник, подключенный к первичной обмотке силового трансформатора и включающий в себя первую цепь, состоящую из двух резисторов, соединенных между собой последовательно, свободными выводами подключенных к выводам первичной обмотки силового трансорфматора, общая точка резисторов соединена с конденсатором, другой вывод конденсатора соединен с катодом первого диода и базой транзисторау эмиттер которого соединен с анодом первого диода и выводом силового трансформатора, коллектор - с катодом второго диода, анод которого подключен к другому выводу силового трансформатора, а параллельно переходу коллектор - эмиттер этого транзистора включен третий диод, причем катод третьего диода подключен к коллектору транзистора, а анод - к его эмиттеру, а также вторую аийлогичную цепь, включенную встречнопараллельно по отношению к первой цепи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 609115, кл. G 05 F }/6k, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР 509960, кл, Н 02 М 3/315, 197.