Стабилизированый источник электропитания

 

Изобретение используется для преобразования постоянного напряжения в постоянное в источниках вторичного электропитания. Сущность изобретения: регулирование выходного напряжения путем изменения длительности управляющих импульсов от нуля до максимума при постоянной длительности паузы между ними, что позволяет стабилизировать выходное напряжение в диапазоне нагрузок от максимальной до полного холостого хода. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (а Ф) (si)s Н 02 М 7/537

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4815501/07 (22) 04.04.90 (46) 07.04.92. Бюл. М 13 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) А.А. Бас, С.А, Тараканов и С.Ю. Мясников (53) 621.314.57 (088.8) (56) Патент США Q 4276588, кл. Н 02 М 7/537, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 729772, кл. Н 02 М 3/335, 1977. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК

ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания.

Известны источники питания на базе стабилизирующих преобразователей, со; держащие силовые управляемые ключи, трансформатор с выпрямителем и фильтром, причем дроссель фильтра включен последовательно в цепи постоянного тока.

Недостатком устройств являются увеличенные габариты фильтра, поскольку дроссель подмагничивает:я постоянным током.

Известен двухтактный стабилизирующий конвертор, где указанный дроссель включен в цепь переменного тока, а регулирование выходного напряжения осуществляется ограничением амплитуды тока дросселя на заданном уровне.

Недостатком данного источника питания является невозможность его работы при холостом ходе нагрузки, так как и в этом случае частота преобразования конвертора бесконечно возрастает. (57) Изобретение используется для преобразования постоянного напряжения в постоянное в источниках вторичного электропитания. Сущность изобретения: регулирование выходного напряжения путем изменения длительности управляющих импульсов от нуля до максимума при постоянной длительности паузы между ними, что позволяет стабилизировать выходное напряжение в диапазоне нагрузок от максимальной до полного холостого хода. 1 з.п.ф-лы, 3 ил, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения стабилизации выходного напряжения вплоть до нулевого тока нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в источник электропитания, содержащий регулируемый конвертор, формирователь управляющего напряжения, первое пороговое устройство и источник опорного напря- д жения введены усилитель рассогласования. связанный через параллельно соединенные источник тока, времязадающий конденсатор и разрядный ключ с входом первого порогового устройства, выход которого через ждущий мультивибратор, RCD-цепочку и второе пороговое устройство связан с формирователем управляющего напряжения.

На фиг. 1 праастаааана схима источника 1 ° питания; на фиг. 2 — вариант исполнения части модулятора и зависимость тока от выходного напряжения конвертора; на фиг, 3 — временные диаграммы работы схемы, Стабилизирующий источник электропитания содержит регулируемый конвертор 1, 1725355 транзисторы которого через формирователь 2 управляющего напряжения и первое пороговое устройство 3 связаны с источником 4 опорного напряжения, выход которого связан с первым входом, а выход конвертора 1 — с вторым входом усилителя

5 рассогласования, выход которого соединен с управляющим входом источника 6 тока, связанного с времязадающим конденсатором 7, разрядным ключом 8 и последовательно соединенным вторым пороговым устройством 9, одновибратором 10 и RCD-цепочкой 11. Элементы схемы 8, 9 и

10 могут быть выполнены на RS-триггере 12, диодах 13 и 14, конденсаторе 15, резисторе

16 и инверторе 17.

Стабилизирующий источник электропитания работает следующим образом.

В зависимости от выходного напряжения конвертора UH1 ток заряда Is времязадающего конденсатора 7 изменяется в пределах, указанных на фиг. 2. Если стабилизируемое напряжение меньше, чем опорное (выход узла 4), то ток заряда конденсатора 7 (выходной ток управляемого источника 6 тока) имеет минимальное значение, а длительность заряда конденсатора 7 до напряжения срабатывания порогового устройства 9 будет наибольшей (фиг.

З,а). После срабатывания порогового устройства 9 запускается одновибратор 10. В течение длительности импульса одновибратора t1o осуществляется сброс напряжения на конденсаторе 7 посредством ключа 8 и заряд конденсатора RCD-цепочки 11. После окончания импульса одновибратора 10 начинается заряд конденсатора 7 от источника 6 тока и разряд конденсатора цепочки 11, что позволяет сформировать на выходе порогового устройства 3 импульс фиксированной длительности t11 передний фронт которого совпадает с импульсом одновибратора 10, а задний задержан на фиксированный интервал времени (t11-t1o), в течение которого вновь заряжается конденсатор 7, причем силовые транзисторы конвертора 1 на интервале t11 закрыты.

Длительности интервалов накопления и передачи энергии в дросселе конвертора 1 определяются соотношениями

1 +М 1 — М

1н 4f иtn где М = 0н/КгрŠ— относительное напряжение на нагрузке;

f — частота преобразования конвертора.

До тех пор, пока длительность интервала передачи энергии tn будет больше фиксированной паузы t11, имеет место процесс непрерывной передачи энергии в конденсатор фильтра Сн.

Уменьшение тока нагрузки будет отрабатываться увеличением частоты (ростом тОКа IS И УМЕНЬШЕНИЕМ t9) И ПРИ t11 = tn наступит граничный режим, где мощность нагрузки определится соотношением т11 4fo

PH = Pm = Pmt11 т пмакс где fo — минимальная частота преобразователя, соответствующая току IM«на фиг. 2.

Дальнейшее уменьшение тока нагрузки приведет к появлению интервалов времени, в течение которых ток дросселя будет равен нулю, причем относительная длительность этих интервалов будет расти и максимальная частота импульсов на выходе одновибратора 10 в пределе составит I/t11, при этом длительность открытого состояния силовых транзисторов будет равна нулю, что соответствует режиму полного холостого хода нагрузки, Минимальное время заряда конденсатора 7 определится как t11 — t1o, причем отношение

411 — т1О м 10 t 9макс мин без каких-либо осложнений реализуется на практике и обеспечивает стабилизацию выходного напряжения источника питания вплоть до полного холостого хода нагрузки в ограниченном диапазоне изменения частоты управляющих импульсов.

На временных диаграммах фиг. 3 представлены три режима работы, соответствующие: а) максимальной мощности нагрузки

Рн = Pm, б) Рн = 0,45Pm < Ргр = 0,6 Pm, s) Рн=005 Pm « Ðãð при этом источник питания имеет следующие параметры: fo = 20 кГц, тнмакс = 20 мкс, 1пмакс = 5 мкС, t11 = 3 мкс, M = 0,6, 1макс = 166 кГц, 0 « 1н < 1кз

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет расширить функциональные возможности устройства путем обеспечения стабилизации выходного напряжения при изменении мощности нагрузки от нуля, т.е. режима полного холостого хода, до максимума в ограниченном диапазоне изменения частоты преобразования, Формула изобретения

1. Стабилизированный источник электропитания, содержащий регулируемый конвертор,. силовые транзисторы которого через формирователь управляющего напряжения и первое пороговое устройство связаны с источником опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения стабилизации вы1725355 ходного напряжения вплоть до полного холостого хода нагрузки, в него ведены усилитель рассогласования, управляемый источник тока, времязадающий конденсатор, разрядный ключ, одновибратор. RCDцепочку, состоящую из включенных последовательно конденсатора и резистора с параллельным ему диодом, и второе пороговое устройство, причем один вход усилителя рассогласования связан с выходом конвертора, другой — с источником опорного напряжения, а выход — с управляющим входом источника тока, включенным параллельно с времязадающим конденсатором и разрядным ключом, соединенными с входом первого порогового устройства, выход которого через одновибратор связан с управляющим входом разрядного ключа и входом RCD-цепочки, выход которой через

5 второе пороговое устройство соединен с формирователем управляющего напряжения.

2. Источник по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что пороговое устройство, одновиб10 ратор и разрядный ключ выполнены на RSтриггере, причем Q-выход триггера соединен с S-входом через инвертор и параллельные диод и резистор, кроме того, к

R-входу подключен второй конденсатор, а

15 0-выход связан с RCD-цепочкой.

1725355 и а) и и, иг

Составитель А.Бас

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор М.Максимишинец

Редактор Н.Химчук

Заказ 1183 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101