БЛОК ПИТАНИЯ

Полезная модель относится к силовой электронике, в частности к источникам питания, и может быть использована для создания источников питания лазеров.
Известно зарядное устройство (блок питания - БП) для аккумуляторов [1], содержащее устройство сравнения, первый и второй транзисторы, индуктивность, датчик тока, в качестве которого используется резистор.
Первый выход указанного устройства 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 датчика тока, второй вывод которого электрически связан с первым выводом заряжаемого аккумулятора, второй вывод которого электрически связан с земляной шиной.
В связи с тем, что датчик тока находится в электрической цепи между индуктивностью и заряжаемым аккумулятором, для подачи сигнала с этого датчика тока на вход устройства сравнения необходимо иметь два проводника, что не всегда удобно.
Только один проводник требуется для подачи сигнала на вход устройства сравнения 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, 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 заряжаемого аккумулятора, второй вывод которого электрически связан с входом датчика тока, выход которого электрически связан с входом устройства сравнения.
В связи с тем, что датчик тока находится в электрической цепи между заряжаемым аккумулятором и земляной шиной, для подачи сигнала с датчика тока на вход устройства сравнения возможно применить один проводник.
Однако указанный БП [2] обеспечивает ток через нагрузку с неприемлемыми пульсациями.
Задачей настоящей полезной модели является уменьшение пульсаций тока через нагрузку, обеспечиваемого БП.
Сущность полезной модели заключается в том, что блок питания, содержащий устройство сравнения, первый и второй транзисторы, первую индуктивность, датчик тока, при этом 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 первой индуктивности электрически связаны между собой, вторые силовые выводы первого и второго транзисторов предназначены для подачи напряжения питания,
в отличие от прототипа, содержит вторую индуктивность, первый и второй конденсаторы, при этом 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 конденсаторов и вход датчика тока электрически связаны между собой.
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 дополнительный индуктивно-емкостной фильтр, и таким образом, позволяет уменьшить пульсации тока через нагрузку.
Полезная модель поясняется фигурой.
На фигуре представлена функциональная схема БП и подключения нагрузки.
БП содержит устройство сравнения 1, первый и второй транзисторы 2 и 3, соответственно, первую и вторую индуктивности 4 и 5, соответственно, первый и второй конденсаторы 6 и 7, соответственно, датчик тока 8, в качестве которого применен резистор 9. Также в качестве датчика тока может быть использован датчик Холла.
Устройство сравнения 1 выполнено на микросхемах IR2104SPBF, LM397MF, LMC7101AIM5. Первый выход устройства сравнения 1 электрически связан с управляющим выводом первого транзистора 2, второй выход электрически связан с управляющим выводом второго транзистора 3.
Когда сигнал, поступающий с выхода датчика тока 8, становится равным установленному значению, устройство сравнения 1 выдает сигнал управления на транзистор 2 или 3.
В качестве первого и второго транзисторов 2 и 3 применены транзисторы IRF1104PBF, соответственно.
В качестве первой и второй индуктивности 4 и 5 использованы дроссели с индуктивностью около 100 мк Генри, в качестве первого и второго конденсаторов 6 и 7 применены конденсаторы емкостью 220 мкФ типа 50ZL220M10X16.
В качестве датчика тока 8 используется резистор OAR1-R010FI.
Вход устройства сравнения 1 электрически связан с выходом датчика тока 8 в виде резистора 9.
Первые силовые выводы первого 2 и второго 3 транзисторов и первый вывод первой индуктивности 4 электрически связаны между собой, а вторые силовые выводы первого 2 и второго 3 транзисторов предназначены для подачи напряжения питания.
Второй вывод первой индуктивности 4, первый вывод второй индуктивности 5 и первый вывод первого конденсатора 6 электрически связаны между собой, второй вывод второй индуктивности 5 электрически связан с первым выводом второго конденсатора 7, вторые выводы первого 6 и второго 7 конденсаторов и вход датчика тока 8 электрически связаны между собой. Нагрузка 10 (лазерный диод) подключена параллельно второму конденсатору 7.
БП работает следующим образом.
При подаче напряжения питания на БП открывается первый транзистор 2 (второй транзистор 3 в это время закрыт) и ток от источника питания течет через первую и вторую индуктивность 4 и 5, через нагрузку 10 и заряжает конденсаторы 6 и 7. По мере заряда конденсаторов 6 и 7 ток через нагрузку 10 растет, растет также ток, протекающий через датчик тока 8. При достижении максимального порогового значения тока через датчик тока 8 устройство сравнения 1 подает сигнал закрывания на первый транзистор 2 и одновременно сигнал для открывания второго транзистора 3. При закрывании первого транзистора 2 и открывании второго транзистора 3 конденсаторы 6 и 7 разряжаются через нагрузку 10 и через второй транзистор 3. Ток, протекающий через датчик тока 8, уменьшается, и при достижении минимального порогового значения тока через датчик тока 8 устройство сравнения 1 подает сигнал открывания на первый транзистор 2 и одновременно сигнал закрывания для второго транзистора 3. Первый транзистор 2 (второй транзистор 3 в это время закрыт) открывается, и ток от источника питания течет через первую и вторую индуктивность 4 и 5, через нагрузку 10 и заряжает конденсаторы 6 и 7. По мере заряда конденсаторов 6 и 7 ток через нагрузку 10 растет, растет также ток, протекающий через датчик тока 8. При достижении максимального порогового значения тока датчика тока 8 устройство сравнения 1 подает сигнал закрывания на первый транзистор 2 и одновременно сигнал для открывания второго транзистора 3.
Таким образом, ток, протекающий через датчик тока 8, периодически растет до максимального порогового значения и спадает до минимального порогового значения. Ток через нагрузку 10 (лазерный диод) поддерживается при этом с малыми пульсациями (практически постоянным) вследствие наличия индуктивно-емкостного фильтра из индуктивностей 4 и 5 и конденсаторов 6 и 7.
Таким образом, обеспечивается уменьшение пульсаций тока через нагрузку (лазерный диод), обеспечиваемого БП.
Источники информации.
1 http://www.farnell.com/datasheets/77082.pdf.-Adjustable-output, switch-mode current source with synchronous rectifier.-Page 7, fig.2b.
2 http://www.famell.com/datasheets/77082.pdf.-Adjustable-output, switch-mode current source with synchronous rectifier.-Page 7, fig.2a - прототип.