Источник вторичного электропитания

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при проектировании вторичных источников электропитания, предназначенных, например, для питания электровакуумных приборов. Техническая сущность: устройство содержит не менее трех, соединенных параллельно по входу и выходу, однотипных управляемых преобразовательных ячеек 1, выполненных по однотактной схеме преобразования постоянного напряжения в постоянное с прямой передачей энергии в нагрузку при открытом ключе. Каждая преобразовательная ячейка 1 содержит управляемый ключ 2, подсоединенный к входным выводам через первичную обмотку трансформатора 3. Вторичная обмотка трансформатора 3 подключена к входу однополупериодного выпрямителя 4, выход которого присоединен к выходным выводам устройства. Параллельно управляемому ключу 2 и диоду однополупериодного выпрямителя 4 подключен соответствующий конденсатор 5, 6. Напряжения на нагрузке напряжения на входах выпрямителей 4 всех ячеек 1 имеют длительность =Т/n и сдвинуты друг относительно друга на угол Т/n, где Т-период преобразования, a n - число преобразовательных ячеек. Форма выходного напряжения на выходных выводах в течение каждого из периодов преобразования Т, является результатом суммирования выходных напряжений выпрямителей всех ячеек, величина каждого из которых равна Т/n. Результирующая огибающая выходного напряжения не имеет всплесков и провалов, т.е. пульсации выходного напряжения практически отсутствуют. Организованные с помощью конденсаторов 5 цепи размагничивания трансформатора 3 обеспечивают возможность исключения влияния индуктивности его рассеяния на процессы размагничивания, результатом чего является уменьшение токовых перегрузок схемы и улучшение качества выходного напряжения, что является техническим результатом полезной модели. 1 з.п.ф-лы. 1 ил.

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при проектировании вторичных источников электропитания, предназначенных, например, для питания электровакуумных приборов.

Известны схемы источников электропитания (1), выполненные в виде соединенных параллельно по входу и выходу силовых каскадов, каждый из которых содержит преобразовательную ячейку, трансформатор и выпрямитель. Для равномерного деления токов между каскадами введены дополнительные выравнивающие устройства параметрического или компенсационного типа. Однако такие технические ведут к усложнению устройства и снижению надежности работы.

Наиболее близким к полезной модели устройством является источник вторичного электропитания (2), содержащий несколько силовых каскадов, входные выводы которых соединены параллельно друг к другу, а выходные - последовательно. Каждый из силовых каскадов содержит управляемую преобразовательную ячейку, подключенную через силовой трансформатор к входу выпрямителя. Недостатком известного устройства (2) является плохие масса-габаритные показатели, что объясняется высоким уровнем пульсаций выходного напряжения устройства, для подавления которых необходимо вводить громоздкие LC-фильтры.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели, является улучшение масса-габаритных показателей путем повышения качества выходного напряжения.

Технический результат достигается за счет того, что в источнике вторичного электропитания, содержащем не менее трех, соединенных параллельно по входу и выходу, однотипных управляемых преобразовательных ячеек, выполненных по однотактной схеме преобразования постоянного напряжения в постоянное с прямой передачей энергии в нагрузку при открытом ключе, каждая преобразовательная ячейка содержит управляемый ключ, подсоединенный к входным выводам через первичную обмотку трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к входу однополупериодного выпрямителя, выход которого присоединен к выходным выводам устройства, при этом напряжения на входах выпрямителей всех ячеек, имеющие длительность Т/n, сдвинуты друг относительно друга на угол Т/n, где Т-период преобразования (сек.), а n - число преобразовательных ячеек. Кроме того, параллельно управляемому ключу и диоду однополупериодного выпрямителя каждой преобразовательной ячейки может быть подключен соответствующий конденсатор.

На чертеже представлена электрическая схема устройства

Источник электропитания содержит не менее трех, соединенных параллельно по входу и выходу, однотипных управляемых преобразовательных ячеек 1, выполненных по однотактной схеме преобразования постоянного напряжения в постоянное с прямой передачей энергии в нагрузку при открытом ключе. Каждая преобразовательная ячейка 1 содержит управляемый ключ 2, подсоединенный к входным выводам через первичную обмотку трансформатора 3. Вторичная обмотка трансформатора 3 подключена к входу однополупериодного выпрямителя 4, выход которого присоединен к выходным выводам устройства.

Параллельно управляемому ключу 2 и диоду однополупериодного выпрямителя 4 каждой преобразовательной ячейки подключен соответствующий конденсатор 5, 6.

Для уменьшения пульсаций выходного напряжения на нагрузке (Uвых.) напряжения на входах выпрямителей 4 всех ячеек 1 имеют длительность =Т/n и сдвинуты друг относительно друга на угол Т/n, где Т-период преобразования (сек.); n - число преобразовательных ячеек.

Сдвиг фаз на входах выпрямителей силовых каскадов может быть обеспечен блоком управления преобразовательными ячейками 1 либо введением времени запаздывания по отношению к управляющему напряжению напряжения на выходе трансформатора преобразовательной ячейки.

Устройство работает следующим образом.

При подключении преобразовательных ячеек к первичному источнику электропитания (Uвх.) в нагрузку поступает постоянное напряжение. В процессе преобразования входного напряжения на вход каждого из выпрямителей 4 поступает напряжение с выхода трансформатора 3, которое выпрямляется и передается в нагрузку.

Форма выходного напряжения на выходных выводах в течение каждого из периодов преобразования Т, является результатом суммирования выходных напряжений выпрямителей всех ячеек, величина каждого из которых равна Т/n. Результирующая огибающая выходного напряжения не имеет всплесков и провалов, т.е. пульсации выходного напряжения практически отсутствуют и нет необходимости включения дополнительных фильтров, ухудшающих масса-габаритные показатели устройства.

Параллельное включение по входу и выходу однотипных ячеек с реализацией взаимного сдвига между напряжениями на входах выпрямителей позволяет включить параллельно их диодам размагничивающие конденсаторы 5. Образование цепей размагничивания (за счет введения конденсаторов 5) обеспечивает возможность исключения влияния индуктивности рассеяния трансформатора 3 на процессы размагничивания, результатом чего является уменьшение токовых перегрузок схемы и улучшение качества выходного напряжения. Данный процесс особенно эффективен при одновременном резонансном размагничивании сердечника трансформатора 3, который обеспечивается конденсаторами 6, включенными параллельно силовым цепям транзисторов 2.

Количество силовых каскадов определяется требуемым уровнем выходного напряжения, заданной мощностью и используемой элементной базой.

Хорошие масса-габаритные показатели при высоком качестве выходного напряжения делают полезную модель наиболее предпочтительной при проектировании источников вторичного электропитания.

Составитель описания: В.И.Хандогин

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:

B.C.Моин «Стабилизированные транзисторные преобразователи» М., ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1986 г., с.265.

А.И.Иванов-Цыганов, В.И.Хандогин «Источники вторичного электропитания приборов СВЧ» М., «Радио и связь», 1989 г., с.110

1. Источник вторичного электропитания, содержащий не менее трех, соединенных параллельно по входу и выходу, однотипных преобразовательных ячеек, выполненных по однотактной схеме преобразования постоянного напряжения в постоянное с прямой передачей энергии в нагрузку при открытом ключе, причем каждая преобразовательная ячейка содержит управляемый ключ, подсоединенный к входным выводам через первичную обмотку трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к входу однополупериодного выпрямителя, выход которого присоединен к выходным выводам устройства, при этом напряжения на входах выпрямителей всех ячеек, имеющие длительность Т/n, сдвинуты относительно друг друга на угол Т/n, где Т-период преобразования (с), n - число преобразовательных ячеек.

2. Источник вторичного электропитания по п.1, отличающийся тем, что параллельно управляемому ключу и диоду однополупериодного выпрямителя каждой преобразовательной ячейки подключен соответствующий конденсатор.