Блок питания

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(72) Авторы Михайлов Юрий Тимофеевич Руховец Владимир Васильевич Борисов Виктор Викторович Жуков Олег Николаевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) Блок питания, содержащий устройство сравнения, первый и второй транзисторы, индуктивность, датчик тока, первые силовые выводы первого и второго транзисторов и первый вывод индуктивности электрически связаны между собой, вторые силовые выводы первого и второго транзисторов предназначены для подачи напряжения питания, отличающийся тем, что содержит драйвер, первый и второй резисторы, усилитель сигнала,при этом первый и второй выходы драйвера электрически связаны с первыми выводами первого и второго резисторов соответственно, вторые выводы которых электрически связаны с управляющими выводами первого и второго транзисторов соответственно, вход драйвера электрически связан с выходом устройства сравнения, со входом которого электрически связан выход усилителя сигнала, вход которого электрически связан с выходом датчика тока. Полезная модель относится к силовой электронике, в частности к источникам питания, и может быть использована для создания источников питания лазеров. Известен 1 блок питания (БП) для лазерных излучающих диодов (ЛИД), содержащий устройство сравнения, транзистор и диод, использующиеся в качестве ключевого устройства, индуктивность, датчик тока, в качестве которого используется резистор. Выход устройства сравнения электрически связан с управляющим выводом транзистора, вход устройства сравнения электрически связан с выходом датчика тока. Первые силовые выводы транзистора, диода и первый вывод индуктивности электрически связаны между собой, вторые силовые выводы транзистора и диода предназначены для подачи напряжения питания. Второй вывод индуктивности электрически связан с первым выводом ЛИД, второй вывод которого электрически связан с входом датчика тока. Во время работы БП, когда транзистор открыт, ток источника питания течет через него,индуктивность, ЛИД и датчик тока. Когда транзистор закрыт, индуктивность поддерживает ток, текущий в цепи диод, индуктивность, ЛИД, датчик тока. Во время работы падение напряжения на транзисторе составляет величину 0,1 В, на диоде 0,5 В, на ЛИД 3-5 В. Энерговыделение на диоде представляет собой пассивные потери, и так как падение напряжения на диоде составляет существенную часть от падения напряжения на ЛИД, то пассивные потери на диоде являются существенными для БП 1. Существенно меньше пассивные потери в БП, описанном в 2 и являющемся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранном в качестве прототипа. БП 2 содержит устройство сравнения, первый и второй транзисторы, использующиеся в качестве ключевого устройства, индуктивность, датчик тока, в качестве которого используется резистор. Первый выход устройства сравнения электрически связан с управляющим выводом первого транзистора, второй выход электрически связан с управляющим выводом второго транзистора, а вход электрически связан с выходом датчика тока. Первые силовые выводы первого и второго транзисторов и первый вывод индуктивности электрически связаны между собой, вторые силовые выводы первого и второго транзисторов предназначены для подачи напряжения питания. Второй вывод индуктивности электрически связан с первым выводом нагрузки, второй вывод которого электрически связан с входом датчика тока, выход которого электрически связан с входом устройства сравнения. Так как БП 2 содержит в ключевом устройстве вместо диода транзистор, падение напряжения на котором составляет величину 0,1 В (в отличие от падения напряжения на диоде 0,5 В), пассивные потери в БП 2 существенно меньше, чем в БП 1. Однако маломощный сигнал с выхода устройства сравнения не может быстро открыть(или быстро закрыть) транзисторы в связи с наличием паразитных емкостей транзисторов. А слабый сигнал с выхода датчика тока приводит к увеличению времени реакции устройства сравнения. Указанные два обстоятельства приводят к тому, что ток БП через нагрузку будет нестабильным. 2 74772011.08.30 Задачей настоящей полезной модели является повышение стабильности тока через нагрузку. Сущность полезной модели заключается в том, что блок питания, содержащий устройство сравнения, первый и второй транзисторы, индуктивность, датчик тока, первые силовые выводы первого и второго транзисторов и первый вывод индуктивности электрически связаны между собой, вторые силовые выводы первого и второго транзисторов предназначены для подачи напряжения питания, в отличие от прототипа, содержит драйвер, усилитель сигнала, первый и второй резисторы, при этом вход драйвера электрически связан с выходом устройства сравнения, со входом которого электрически связан выход усилителя сигнала, вход которого электрически связан с выходом датчика тока, первый и второй выходы драйвера электрически связаны с первыми выводами первого и второго резисторов соответственно, вторые выводы которых электрически связаны с управляющими выводами первого и второго транзисторов соответственно. Введение в БП драйвера, электрическая связь входа драйвера с выходом устройства сравнения, электрическая связь первого и второго выхода драйвера с первыми выводами первого и второго резисторов соответственно, электрическая связь вторых выводов первого и второго резисторов с управляющими выводами первого и второго транзисторов соответственно позволяют увеличить мощность управляющего сигнала на управляющих выводах транзисторов и обеспечить стабильное открывание транзисторов в процессе работы, и таким образом обеспечить повышение стабильности тока через нагрузку. Введение в БП первого и второго резисторов, первые выводы которых электрически связаны с первым и вторым выходом драйвера соответственно, а вторые выводы которых электрически связаны с управляющими выводами первого и второго транзисторов соответственно, позволяет увеличить время переключения первого и второго транзисторов и,во-первых, защитить выходы драйвера от импульсов напряжения, которые появляются при включении и выключении первого и второго транзисторов и проходят по паразитным емкостям первого и второго транзисторов на выходы драйвера, во-вторых, защитить управляющие выводы первого и второго транзисторов от пробоя высоким напряжением,наведенным из-за наличия паразитных емкостей транзисторов и появляющимися при включении транзистора импульсами напряжения с короткими фронтами, в-третьих, защитить схему от самопроизвольного открывания транзисторов напряжением, наведенным изза наличия паразитных емкостей транзисторов и появляющимися при включении транзисторов импульсами напряжения с короткими фронтами. Введение в БП усилителя сигнала, вход которого электрически связан с выходом датчика тока, а выход электрически связан с входом устройства сравнения, позволяет усилить сигнал на входе устройства сравнения, что обеспечивает стабильную работу устройства сравнения, и таким образом обеспечивает повышение стабильности тока через нагрузку. Полезная модель поясняется фигурой. На фигуре представлена схема БП и подключения нагрузки. БП содержит устройство сравнения 1, датчик тока 2, в качестве которого применен резистор 3, драйвер 4, первый 5 и второй 6 резисторы, первый и второй транзисторы 7 и 8 соответственно, индуктивность 9, усилитель 10 сигнала. Возможно и иное выполнение датчика тока 2, например на датчике Холла. Вход устройства сравнения 1 электрически связан с выходом усилителя 10 сигнала, а выход устройства сравнения 1 электрически связан с входом драйвера 4. Первый выход драйвера 4 электрически связан с первым выводом первого резистора 5,второй вывод которого электрически связан с управляющим выводом первого транзистора 7. Второй выход драйвера 4 электрически связан с первым выводом второго резистора 6,второй вывод которого электрически связан с управляющим выводом второго транзистора 8. Первые силовые выводы первого 7 и второго 8 транзисторов и первый вывод индуктивности 9 электрически связаны между собой, а вторые силовые выводы первого 7 и второго 8 транзисторов предназначены для подачи напряжения питания. 3 74772011.08.30 Второй вывод индуктивности 9 электрически связан с первым выводом нагрузки 11(ЛИД), второй вывод которой и вход датчика тока 2 электрически связаны между собой. Устройство сравнения 1 предназначено для формирования опорного сигнала, сравнения его с сигналом, поступающим на его вход с выхода усилителя 10 сигнала, и выдачи сигнала управления на вход драйвера 4. Устройство сравнения 1 выполнено на микросхеме 397. Усилитель 10 сигнала предназначен для усиления сигнала, поступающего на его вход с выхода датчика тока 2, и выполнен на микросхеме 71015. В качестве датчика тока 2, используется резистор 3 типа 1-010. Драйвер 4 предназначен для формирования мощных управляющих сигналов для управления транзисторами 7 и 8, обеспечивая стабильное открывание и закрывание транзисторов 7 и 8. Драйвер 4 выполнен на микросхеме 2104. Первый 5 и второй 6 резисторы использованы типа 1-12-0,25-10 Ом 5 -М-А и предназначены для увеличения времени переключения первого 7 и второго 8 транзисторов соответственно, что позволяет, во-первых, защитить выходы драйвера 4 от импульсов напряжения, которые появляются при включении и выключении первого 7 и второго 8 транзисторов и проходят по паразитным емкостям первого 7 и второго 8 транзисторов на выходы драйвера 4, во-вторых, защитить управляющие выводы первого 7 и второго 8 транзисторов от пробоя высоким напряжением, наведенным из-за наличия паразитных емкостей транзисторов 7 и 8 и появляющимся при включении транзисторов 7 и 8 импульсами напряжения с короткими фронтами, в-третьих, защитить схему от самопроизвольного открывания транзисторов 7 и 8 напряжением, наведенным из-за наличия паразитных емкостей транзисторов 7 и 8 и появляющимися при включении транзисторов 7 и 8 импульсами напряжения с короткими фронтами. В качестве первого и второго транзисторов 7 и 8 применены транзисторы 1104. В качестве индуктивности 9 использован дроссель с индуктивностью около 100 мкГенри. БП работает следующим образом. При подаче напряжения питания на БП открывается первый транзистор 7 (второй транзистор 8 в это время закрыт), и ток от источника питания течет, возрастая, через первый транзистор 7, индуктивность 9, через нагрузку 11. Сигнал, поступающий с выхода датчика тока 2 на вход усилителя 10 сигнала, усиливается и с выхода усилителя 10 сигнала поступает на вход устройства сравнения 1. При достижении максимального порогового значения тока через нагрузку 11 устройство сравнения 1 подает сигнал на драйвер 4, который снимает сигнал открывания с первого транзистора 7 и одновременно выдает сигнал открывания на второй транзистор 8. Первый 5 и второй 6 резисторы увеличивают время заряда паразитных емкостей первого 7 и второго 8 транзисторов соответственно и уменьшают величину импульсов напряжения, которые появляются при включении и выключении первого 7 и второго 8 транзисторов и проходят по паразитным емкостям первого 7 и второго 8 транзисторов на выходы драйвера 4, что защищает драйвер 4 от указанных импульсов напряжения. Увеличение времени переключения первого 7 и второго 8 транзисторов за счет наличия первого 5 и второго 6 резисторов уменьшает величину импульсов напряжения, наведенных из-за наличия паразитных емкостей транзисторов 7 и 8 на управляющих выводах первого 7 и второго 8 транзисторов и появляющихся при включении транзисторов 7 и 8 импульсами напряжения с короткими фронтами, что защищает их от пробоя и самопроизвольного открывания. При закрывании первого транзистора 7 и открывании второго транзистора 8 ток, протекающий через датчик тока 2, уменьшается, и при достижении минимального порогового значения тока через нагрузку 11 устройство сравнения 1 подает сигнал на драйвер 4, который подает сигнал открывания на первый транзистор 7 и одновременно снимает сигнал открывания со второго транзистора 8. Первый транзистор 7 (второй транзистор 8 в это 4 74772011.08.30 время закрыт) открывается, и ток от источника питания течет, возрастая, через первый транзистор 7, индуктивность 9, нагрузку 12 и датчик тока 2. При достижении максимального порогового значения сигнала датчика тока 2 устройство сравнения 1 подает сигнал на драйвер 4, который подает сигнал закрывания на первый транзистор 7 и одновременно сигнал открывания на второй транзистор 8. Таким образом, ток, протекающий через датчик тока 2, периодически растет до максимального порогового значения и спадает до минимального порогового значения. Таким образом, БП обеспечивает повышение стабильности тока через нагрузку. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5