Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. (19) BY (11) 6994
(13) U
(46) 2011.02.28
(51) МПК (2009)
H 01S 3/09
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54) БЛОК ПИТАНИЯ
(21) Номер заявки: u 20100482
(22) 2010.05.21
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Пеленг" (BY)
(72) Авторы: Борисов Виктор Викторович;
Жуков Олег Николаевич; Михайлов
Юрий Тимофеевич; Руховец Влади-
мир Васильевич (BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акцио-
нерное общество "Пеленг" (BY)
(57)
Блок питания, содержащий устройство сравнения, первый и второй транзисторы, пер-
вую индуктивность, датчик тока, при этом первый выход устройства сравнения электри-
чески связан с управляющим выводом первого транзистора, второй выход электрически
связан с управляющим выводом второго транзистора, а вход электрически связан с выхо-
дом датчика тока, первые силовые выводы первого и второго транзисторов и первый вы-
вод первой индуктивности электрически связаны между собой, вторые силовые выводы
первого и второго транзисторов предназначены для подачи напряжения питания, отли-
чающийся тем, что 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 вы-
воды первого и второго конденсаторов и вход датчика тока электрически связаны между
собой.
BY6994U2011.02.28

2. BY 6994 U 2011.02.28
2
(56)
1. http://www.farnell.com/datasheets/77082. pdf.-Adjustable-output, switch-mode current
source with synchronous rectifier. - P. 7, fig. 2b.
2. http://www.farnell.com/datasheets/77082. pdf.-Adjustable-output, switch-mode current
source with synchronous rectifier. - P. 7, fig. 2a (прототип).
Полезная модель относится к силовой электронике, в частности к источникам пита-
ния, 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 каче-
стве 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 аккумулято-
ра, второй вывод которого электрически связан с земляной шиной.
В связи с тем, что датчик тока находится в электрической цепи между индуктивно-
стью и заряжаемым аккумулятором, для подачи сигнала с этого датчика тока на вход уст-
ройства сравнения необходимо иметь два проводника, что не всегда удобно.
Только один проводник требуется для подачи сигнала на вход устройства сравнения в
БП, описанного в [2] и являющегося наиболее близким по технической сущности и дости-
гаемому результату, и выбранного 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 ак-
кумулятора, 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 ак-
кумулятором 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 пульса-
циями.
Задачей настоящей полезной модели является уменьшение пульсаций тока через на-
грузку, обеспечиваемого БП.
Сущность полезной модели заключается в том, что блок питания, содержащий уст-
ройство сравнения, первый и второй транзисторы, первую индуктивность, датчик тока,
при этом первый выход устройства сравнения электрически связан с управляющим выво-
дом 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 электри-

3. BY 6994 U 2011.02.28
3
чески связаны между собой, вторые силовые выводы первого и второго транзисторов
предназначены для подачи напряжения питания, в отличие от прототипа, содержит вто-
рую индуктивность, первый и второй конденсаторы, при этом второй вывод первой ин-
дуктивности, 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 кон-
денсаторов 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, на-
личие электрической связи между собой вторых выводов первого и второго конденсато-
ров и входа датчика тока создает дополнительный индуктивно-емкостной фильтр и, таким
образом, позволяет уменьшить пульсации тока через нагрузку.
Возможное применение резистора в качестве датчика тока позволяет упростить элек-
трическую схему БП.
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, соответст-
венно, первую и вторую индуктивности 4 и 5, соответственно, первый и второй конденса-
торы 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 управляю-
щим выводом первого транзистора 2, второй выход электрически связан с управляющим
выводом второго транзистора 3.
Когда сигнал, поступающий с выхода датчика тока 8, становится равным установлен-
ному значению, устройство сравнения 1 выдает сигнал управления на транзистор 2 или 3.
В качестве первого и второго транзисторов 2 и 3 применены транзисторы IRF1
104PBF соответственно.
В качестве первой и второй индуктивности 4 и 5 использованы дроссели с индуктив-
ностью около 100 мкГенри, 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 ре-
зистора 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 пер-
вый вывод первого конденсатора 6 электрически связаны между собой, второй вывод вто-
рой 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 то-

4. BY 6994 U 2011.02.28
4
ка 8 устройство сравнения 1 подает сигнал закрывания на первый транзистор 2 и одно-
временно сигнал для открывания второго транзистора 3. При закрывании первого транзи-
стора 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, умень-
шается, и при достижении минимального порогового значения тока через датчик тока 8
устройство сравнения 1 подает сигнал открывания на первый транзистор 2 и одновремен-
но 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 вто-
рую индуктивность 4 и 5, через нагрузку 10 и заряжает конденсаторы 6 и 7. По мере заря-
да 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 одновремен-
но сигнал для открывания второго транзистора 3.
Таким образом, ток, протекающий через датчик тока 8, периодически растет до мак-
симального 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 индук-
тивностей 4 и 5 и конденсаторов 6 и 7.
Таким образом, обеспечивается уменьшение пульсаций тока через нагрузку (лазерный
диод), обеспечиваемого БП.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.