Регулируемый источник питания Советский патент 1982 года по МПК H02M7/12 G05F1/32 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания электро- и радиоаппаратуры. Известен стабилизированный источник питания, содержащий основной и регулирующий трансформаторы, первичные обмотки которых соединены последоватеЛ1Ь- но, а вторичные присоединены к соответствующим выпрямителям и регулирующему элементу со схемой управления 11 . Однако КПД такого устройства низок, поскольку компенсация изменения вход- ного напряжения во всем диапазоне осуществляется за счет изменения падения напряжения на регулируемом сопротивлении, что приводит к значительным поте1ЭЯМ мощности на этом сопротивлении. В устройстве также велики потери в регулирующем трансформаторе и вспомогательном выпрямителе от тока нагрузки, так как сопротивления этих гшементов включены последовательно в цепь нагрузки. Известен также регулируемый источник питания, содержащий силовой трансформатор, к вторичной обмотке которого подключены последовательно соединенные силовой выпрямитель и фильтр, вспомогательный трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой силового трансфорКлатора, а к вторичной обмотке подключен вспомогательный выпрямитель с фильтром, один вывод которого подключен к одноименному выводу силового выпрямителя, а другой соединен через включенное последовательно регулируемое сопротивление к другому выводу силового выпрямителя, а управляемый вход регулируемого сопротивления подключен к выходу схемы управле J. ния 2. В этом устройстве устранены дополнительные потери от падения напряжения на сопротивлении вторичной обмотки вспомогательного трансформатора и на диодах вспомогательного выпрямителе,

поскольку в нем эти цепи подключены через регулируемое сопротивление параллельно выходу фильтра. Поэтому потери во вторичной обмотке вспомогательного трансформатора и во вспомогательном выпрямителе компенсируются в силовой цепи, так как ток в ней меньше тока нагрузки на величину тока, протекающего через регулируемое сопротивление. Однако основные потери от изменений питающего напряжения и тока нагрузки на регулируемом сопротивлении могут в десятки раз превышать потери в обмотках вспомогательного трансформатора и вспомогательном выпрямителе. Поэтому .КПД усгройства остается низКим.

Цель изобретения - увеличение КПД и улучшение массогабаритнык показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в регулируемом источнике питания, содержащем силовой трансформатор, к вторичной обмотке которого подключен основной выпрямитель и фильтр, выход фильтра является выходом источника питания, вспомогательный трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, а к вторичной обмотке подключен вспомогательный выпрямитель и регулирующий элемент, состоящий из основного регулируемого сопротивления и схемы управления, выход которой подключен к управляющему вход регулируемого сопротивления, введено дополнительное регулируемое сопротивление и развязывающие диоды, при этом дополнительное регулируемое сопротивление подключено к выходу вспомогательного выпрямителя, а управляемый вход дополнительного регулируемого сопротивления соединен с. введенным вторым выходом схемы управления, первый вывод основного регулируемого сопротивления подключен к одному выводу основного выпрямителя, а второй его вывод соединен с одноименными объединенными выводами развязывающих диодов, другие выводы которых подключены к соответствующим вьшодам вторичной обмотки вспомогательного трансформатора.

Кроме того, другие выводы развязывающих диодов подключены к введенным отводам вторичной обмотки вспомогательного трансформатора.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - схема устройства при выполнении вспомогательного трансформатора с отводами.

Устройство (фиг. 1) содержит силовой трансформатор 1, вторичная обмотка которого соединена с входом основного выпрямителя, 2, выход которого подключей к входу фильтра 3. Выход фильтра 3 является выходом устройства. Последовательно с первичной обмоткой трансформатора 1 включена первичная обмотка вспомогательного трансформатора 4,

o вторичная обмотка которого соединена с входом вспомогательного выпрямителя 5, к выходу которого подключено дополнительное регулируемое сопротивление. 6. К одному из выводов основного выпрями5 теля 2 подключен вывод основного регулируемого сопротивления 7, другой вывод которого подключен к одноименным выводам развязывающих диодов 8, 9 другие выводы которых подключены к выво-

0 дам вторичной обмотки вспомогательного трансформатора 4.

Управляемые входы основного регулируемого сопротивления 7 и дополнительно го регулируемого сопротивления 6 под ключены к соответствующему выходу схемы управления 10, вход которой соединен с одним из выводов устройства.

Вместо развязывающих диодов 8, 9 может быть использован один развязывающий диод. 11, но при этом КПД устройства понижается из-«а дополнительных потерь в цепи вспомогательного выпрямителя 5.

Обозначения элементов на фиг. 2 со. ответствуют фиг. 1, но развязывающие диоды 8 и 9 подключены к отводам вторичной обмотки трансфор 1атора.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода устройства поступает на вход схемы управления 10, которая управляет состоянием регулируемых сопротивлений 6, 7, обеспечивая тем самым режим работы трансформатора 4, необходимый для поддержания заданной величины напряжения на выходе .устройства.

При напряжении питания и токах нагрузки, близких к номинальным, величина дополнительного регулируемого сопротивления 6 близка к бесконечности, ток вторичной обмотки вспомогательного трансформатора 4 протекает через вспомогательный выпрямитель 5, развязывающий диод 11, основное регулируемое сопротивление 7, фильтр 3 и нагрузку, подключенную к выходу устройства. При этом величина основного регулируемого сопротивления 7 близка к нулю, т. е. выпрямители 2и 5 включены параллельно и вся их выходная моишость отдается в на грузку, поэтому КП/J устройства в этом режиме максимален. При повышении напряжения сети схема управленияЮ увеличивает значение основного регулируемого сопротивления 7, на котором осуще ствляется падение напряжения от тока вь хода вспомогательного выпрямителя 5. При напряжении сети равном максимальн допустимому,дополнительная мощность, по ступающая от вспомогательного трансфор матора 4 в схему, делится поровну межд нагрузкой и основным регулируемым сопротивлением 7. При напряжении пиtaния ниже номннального величина основного регулируемо го сопротивления 7 равна нулю и схема управления 10 уменьшает величину дополнительного регулируемого сопротивления 6, которая, при минимально возможном входном напряжении, становится равной нулю. Вспомогательный трансформатор 4 оказывается закороченным, пс тери в нем отсутствуют и КПД стабилизированного выпрямителя максимален. В этом режиме работы устройства напряжение на вкоде вспомогательного выпрямителя 5 становится меньше напряжения на выходе основного выпрямителя 2 и для того, что бы ток Через основное регулируемое сопротивление 7 от осношюго выпрямителя 2 не протекал через дополнительное регу лируемое сопротивление 6, в устройство введен развязывающий диод 11 (либо развязывающие диоды 8, 9). Таким образом, максимальные потери в регулируемых сопротивлениях 6 и 7 определяются не всем диапазоном изменения величины питающего напряжения, а лишь половиной этого диапазона, и КПД устройства становится максимальным ч приближаясь к КПД нерегулируемого устройства как при минимальном, так и при номинальном значении величины питающего напряжения. Принцип работы схемы на фиг. 2 не отличается от работы схемы фиг. 1. Указанное подключение развязывающих диодов 8 и 9 к отводам вторичной обмотки трансформатора 4 позволяет произволь но выбирать коэффициент трансформации этого трансформатора и, таким образом, обеспечить оптимальный диапазон изменения напряжения. на дополнительном регули руемом сопротивлении 6 либо выбирать оптимальный диапазон токов, протекающих через него, что позволяет наилучшим обрааом использовать элемент, работаю- ды 5 29. 6 щий в качестве дополнительного регулируемого сопротивления 6 по току и напряжению. Использование в качестве дополнительного регулируемого сопротивления силовых , элементов, например транзисторов в оптимальном режиме, позволяет, с одной стороны, полностью использовать установленную мощность этих элементов, т. е, ,сн.ижать вес и габариты устройства, с другой стороны повысить его КПД, особенно при малых выходных напряжениях. Увеличение КПД в этих случаях объясняется тем, что уменьшается падение напряжения на первичной обмотке вспомогательного трансформатора при полностью насыщенном регулируемом транзисторе, выполняющем роль дополнительного регулируемого сопротивления. Формула изобретения 1. Регулируемый источник питания содержащий силовой трансформатор, к вторичной обмотке которого подключен основной выпрямитель и фильтр, выкод фильтра является выходом источника питания, вспомогательный трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, а к вторичной обмотке подключен вспомогательный выпрямитель и регулирующий элемент, состоящий из основного регулируемого сопротивления и схемы управления, выход которсй подключен к управляющему входу регулируемого сопротивления, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД и улучшения массогабаритных показателей, введено дополнительное регулируемое сопротивление и развязывающие диоды, при этом дополнительное регулируемое сопротивление подключено к выходу вспомогательного выпрямителя, а управляемь1й вход дополнительного регулируемого сопротивления соединен с введенным вто1Я 1М выходом схемы управления, первый вывод основного регулируемого сопротивления подключен к одному выводу основного выпрямителя, а второй его вывод соединен с одноименными объединенными выводами развязывающих диодов, другие выводы которых подключены к соответствующим выводам .вторичной обмотки вспомогательного трансформатора. 2. Источник питания по п. 1, о т л ичающнйся тем, что другие выворазвязывающих диодов подключены к

7 966829.8

введенным отводам вторичной обмотки1. Авторское свидетельство СССР

вспомогательного трансформатора.№ 418840, кл. G 05 F 1/32, 1972.

Источники информации,2, Авторское свидетельство СССР

принятые во внимание при экспертизеMb 687546, кив. Н 02 М 7/12, 1977.

с« о

т

//

±