Блок питания

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(72) Авторы Борисов Виктор Викторович Батюшков Валентин Вениаминович Жуков Олег Николаевич Михайлов Юрий Тимофеевич Руховец Владимир Васильевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) Блок питания, содержащий устройство сравнения, первый и второй транзисторы, первую индуктивность, датчик тока, усилитель сигнала, вход которого электрически связан с выходом датчика тока, а выход усилителя сигнала электрически связан с входом устройства сравнения, первые силовые выводы первого и второго транзисторов и первый вывод первой индуктивности электрически связаны между собой, вторые силовые выводы первого и второго транзисторов предназначены для подачи напряжения питания, отличающийся тем, что содержит первый и второй резисторы, вторую индуктивность, первый и второй конденсаторы, при этом первый и второй выходы устройства сравнения электрически связаны с первыми выводами первого и второго резисторов соответственно, вторые 77162011.10.30 выводы которых электрически связаны с управляющими выводами первого и второго транзисторов соответственно, второй вывод первой индуктивности, первый вывод второй индуктивности и первый вывод первого конденсатора электрически связаны между собой,второй вывод второй индуктивности электрически связан с первым выводом второго конденсатора, вторые выводы первого и второго конденсатора и вход датчика тока электрически связаны между собой.(56) 1. Импульсный стабилизатор тока с синхронным детектором и управляемым выходом, С. 7, фиг. 2 А (онлайн). (Найдено 2009-06-12). Найдено в Интернете //.. //77082 2. Патент 6945 , 2010 (прототип). Полезная модель относится к силовой электронике, в частности к источникам питания, и может быть использована для создания источников питания лазеров. Известен блок питания (БП) 1, содержащий 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 которой электрически связан с входом датчика тока, выход которой электрически связан с входом устройства сравнения. Слабый сигнал с выхода датчика тока приводит к увеличению времени реакции устройства сравнения, что приводит к нерегулярному увеличению пульсаций тока БП через нагрузку. Время реакции устройства сравнения и пульсации тока БП через нагрузку меньше в БП 2, 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, усилитель сигнала, вход которого электрически связан с выходом датчика тока, а выход усилителя сигнала электрически связан с входом устройства сравнения. 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 которой электрически связан с входом датчика тока. Однако в указанном БП 2 недостаточна фильтрация импульсов тока, что в связи с импульсным режимом работы БП ведет к регулярным пульсациям тока через нагрузку. Задачей настоящей полезной модели является уменьшение регулярных пульсаций тока через нагрузку. 2 77162011.10.30 Предложен блок питания, содержащий устройство сравнения, первый и второй транзисторы, первую индуктивность, датчик тока, усилитель сигнала, вход которого электрически связан с выходом датчика тока, а выход усилителя сигнала электрически связан с входом устройства сравнения, первые силовые выводы первого и второго транзисторов и первый вывод первой индуктивности электрически связаны между собой, вторые силовые выводы первого и второго транзисторов предназначены для подачи напряжения питания. Новизна состоит в том, что блок питания содержит первый и второй резисторы, вторую индуктивность, первый и второй конденсаторы, первый и второй выходы устройства сравнения электрически связаны с первыми выводами первого и второго резисторов соответственно, вторые выводы которых электрически связаны с управляющими выводами первого и второго транзисторов соответственно, второй вывод первой индуктивности,первый вывод второй индуктивности и первый вывод первого конденсатора электрически связаны между собой, второй вывод второй индуктивности электрически связан с первым выводом второго конденсатора, вторые выводы первого и второго конденсатора и вход датчика тока электрически связаны между собой. Введение в БП первого и второго резисторов, первые выводы которых электрически связаны с первым и вторым выходом устройства сравнения 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 устройства сравнения от импульсов напряжения, которые появляются при включении и выключении первого и второго транзисторов и проходят по паразитным емкостям первого и второго транзисторов на выходы устройства сравнения, 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 открытия транзисторов напряжением, наведенным из-за наличия паразитных емкостей транзисторов и появляющимися при включении транзисторов импульсами напряжения с короткими фронтами. Введение в БП второй индуктивности, первого и второго конденсаторов, наличие электрической связи между собой второго вывода первой индуктивности, первого вывода второй индуктивности и первого вывода первого конденсатора, наличие электрической связи второго вывода второй индуктивности и первого вывода второго конденсатора, наличие электрической связи между собой вторых выводов первого и второго конденсаторов и входа датчика тока создает индуктивно-емкостной фильтр и, таким образом,позволяет уменьшить регулярные пульсации тока через нагрузку. Полезная модель поясняется фигурой. На фигуре представлена схема БП и подключения нагрузки. БП (фигура) содержит устройство сравнения 1, датчик тока 2, в качестве которого применен резистор 3, усилитель 4 сигнала, первый 5 и второй 6 резисторы, первый и второй транзисторы 7 и 8 соответственно, первую и вторую индуктивности 9 и 10 соответственно, первый и второй конденсаторы 11 и 12 соответственно. Возможно и иное выполнение датчика тока 2, например, на датчике Холла. Вход устройства сравнения 1 электрически связан с выходом усилителя 4 сигнала,вход которого электрически связан с выходом датчика тока 2. Первый выход устройства сравнения 1 электрически связан с первым выводом первого резистора 5, второй вывод которого электрически связан с управляющим выводом первого транзистора 7. Второй выход устройства сравнения 1 электрически связан с первым выводом второго резистора 6, второй вывод которого электрически связан с управляющим выводом второго транзистора 8. 77162011.10.30 Первые силовые выводы первого 7 и второго 8 транзисторов и первый вывод первой индуктивности 9 электрически связаны между собой, а вторые силовые выводы первого 7 и второго 8 транзисторов предназначены для подачи напряжения питания. Второй вывод первой индуктивности 9, первый вывод второй индуктивности 10 и первый вывод первого конденсатора 11 электрически связаны между собой, второй вывод второй индуктивности 10 электрически связан с первым выводом второго конденсатора 12, вторые выводы первого 11 и второго 12 конденсаторов и вход датчика тока 2 электрически связаны между собой. Нагрузка 13 подключена параллельно конденсаторам 11 и 12. Устройство сравнения 1 предназначено для формирования опорного сигнала, сравнения его с сигналом, поступающим на его вход с выхода усилителя 4 сигнала, и выдачи сигналов управления на управляющие выводы транзисторов 7 и 8, обеспечивая их стабильное открывание и закрывание. Устройство сравнения 1 выполнено на микросхемах 397 и 2104. В качестве датчика тока 2 используется резистор 3 типа 1-010. Усилитель 4 сигнала предназначен для усиления сигнала, поступающего с выхода датчика тока 2, и выполнен на микросхеме 71015. 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 устройства сравнения 1 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 устройства сравнения 1, 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 появляющимися при включении транзисторов 7 и 8 импульсами напряжения с короткими фронтами, в-третьих, защитить схему от самопроизвольного открытия 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 первой и второй индуктивности 9 и 10 использованы дроссели с индуктивностью около 100 мкГенри, в качестве первого и второго конденсаторов 11 и 12 применены конденсаторы емкостью 220 мкФ типа 502201016. 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 через первый транзистор 7, первую 9 и вторую 10 индуктивности, через нагрузку 13 и также заряжает конденсаторы 11 и 12. По мере заряда конденсаторов 11 и 12 ток через нагрузку 13 растет, растет также ток, протекающий через датчик тока 2. Сигнал с выхода датчика тока 2 поступает на вход усилителя 4 сигнала, с выхода которого усиленный сигнал поступает на вход устройства сравнения 1. При достижении максимального порогового значения тока через нагрузку 13 устройство сравнения 1 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 устройства сравнения 1, что защищает устройство сравнения 1 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, наве 4 77162011.10.30 денных 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 открытия. При закрывании первого транзистора 7 и открывании второго транзистора 8 конденсаторы 11 и 12 разряжаются через нагрузку 13 и через второй транзистор 8. Ток, протекающий через датчик тока 2, уменьшается, и при достижении минимального порогового значения тока через нагрузку 13 устройство сравнения 1 подает сигнал открывания через первый резистор 5 на первый транзистор 7 и одновременно снимает сигнал открывания с второго транзистора 8. Первый транзистор 7 (второй транзистор 8 в это время закрыт) открывается, и ток от источника питания течет через первый транзистор 7, первую 9 и вторую 10 индуктивности, через нагрузку 13 и протекает заряжая конденсаторы 11 и 12. По мере заряда конденсаторов 11 и 12 ток через нагрузку 13 растет, растет также ток, протекающий через датчик тока 2. При достижении максимального порогового значения сигнала датчика тока 2 устройство сравнения 1 снимает сигнал открывания с первого транзистора 7 и одновременно подает сигнал открывания через второй резистор 6 на второй транзистор 8. В итоге повторяется процесс, описанный ранее при включении БП. Ток, протекающий через датчик тока 2, периодически растет до максимального порогового значения и спадает до минимального порогового значения. Ток, протекающий через датчик тока 2, является суммой токов, протекающих через конденсаторы 11 и 12 и через нагрузку 13. При этом в установившемся режиме переменная составляющая тока протекает через конденсаторы 10 и 11, постоянная составляющая тока протекает через нагрузку 13. Изменения напряжения в цепи протекающего через нагрузку 13 тока падают на индуктивностях 9 и 10. Индуктивности 9 и 10 и конденсаторы 11 и 12 создают индуктивно-емкостной фильтр, поддерживающий при этом практически постоянным и с малыми регулярными пульсациями ток через нагрузку 13. Таким образом, БП обеспечивает уменьшение регулярных пульсаций тока через нагрузку. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5