Документ описывает полезную модель блока питания, предназначенного для уменьшения энергопотребления при тестировании нагрузки с включенным блоком питания. Блок содержит устройство сравнения, транзисторы, индуктивность и датчик тока, а также вводит два постоянных и два переменных резистора для управления напряжением. Это решение позволяет снизить потребление энергии, сохраняя необходимую функциональность устройства.

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 7363
(13) U
(46) 2011.06.30
(51) МПК
H 01S 3/09 (2006.01)
(54) БЛОК ПИТАНИЯ
(21) Номер заявки: u 20100986
(22) 2010.11.26
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Пеленг" (BY)
(72) Авторы: Михайлов Юрий Тимофеевич;
Руховец Владимир Васильевич; Бори-
сов Виктор Викторович; Жуков Олег
Николаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акцио-
нерное общество "Пеленг" (BY)
(57)
Блок питания, содержащий устройство сравнения, первый и второй транзисторы, ин-
дуктивность, датчик тока, при этом первый выход устройства сравнения электрически свя-
зан с управляющим выводом первого транзистора, второй выход устройства сравнения
электрически связан с управляющим выводом второго транзистора, первые силовые выво-
ды первого и второго транзисторов и первый вывод индуктивности электрически связаны
между собой, вторые силовые выводы первого и второго транзисторов предназначены для
подачи постоянного напряжения, первый вход устройства сравнения электрически связан с
выходом датчика тока, вход которого и второй вывод индуктивности предназначены для
электрической связи с нагрузкой, отличающийся тем, что содержит два постоянных и два
BY7363U2011.06.30

2. BY 7363 U 2011.06.30
2
переменных резистора и ключ, при этом первые выводы постоянных резисторов и первый
силовой вывод ключа предназначены для подачи постоянного напряжения, второй вывод
первого постоянного и первый вывод первого переменного резисторов электрически связа-
ны между собой, второй силовой вывод ключа и первый вывод второго переменного рези-
стора электрически связаны между собой, вторые выводы второго постоянного, первого и
второго переменного резисторов и третий вывод второго переменного резистора электриче-
ски связаны между собой, третий вывод первого переменного резистора электрически свя-
зан с вторым входом устройства сравнения.
(56)
1. http://www.farnell.com/datasheets/77082.pdf.-Adjustable-output, switch-mode current
source with synchronous rectifier. - Page 7, fig. 2b.
2. http://www.farnell.com/datasheets/77082.pdf.-Adjustable-output, switch-mode current
source with synchronous rectifier. - Page 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 для аккумуляторов [1] (блок питания), содержащее
устройство сравнения, первый и второй транзисторы, индуктивность, датчик тока, в каче-
стве которого используется резистор. Первый выход устройства сравнения электрически
связан с управляющим выводом первого транзистора, второй выход устройства сравнения
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 вы-
воды первого и второго транзисторов предназначены для подачи напряжения питания.
Второй вывод индуктивности электрически связан с первым выводом датчика тока, вто-
рой 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 индуктивно-
стью и заряжаемым аккумулятором, для подачи сигнала с датчика тока на вход устройства
сравнения необходимо иметь два соединительных проводника, что не всегда удобно,
например, в тех случаях, когда размеры имеют существенное значение.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является блок
питания (далее - БП) [2], содержащий устройство сравнения, первый и второй транзисто-
ры, индуктивность, датчик тока, в качестве которого используется резистор. Первый вы-
ход устройства сравнения электрически связан с управляющим выводом первого
транзистора, второй выход устройства сравнения электрически связан с управляющим
выводом второго транзистора, первые силовые выводы первого и второго транзисторов и
первый вывод индуктивности электрически связаны между собой, вторые силовые выво-
ды первого и второго транзисторов предназначены для подачи напряжения питания, при
этом второй вывод индуктивности электрически связан с первым выводом нагрузки, вто-
рой вывод которой электрически связан с входом датчика тока, выход которого электри-
чески связан с входом устройства сравнения.
В качестве датчика тока используется резистор, первый вывод которого электрически
связан с вторым выводом нагрузки, второй вывод резистора электрически связан с земля-
ной шиной.
В связи с тем, что резистор находится в электрической цепи между нагрузкой и зем-
ляной шиной, для подачи сигнала с этого резистора на вход устройства сравнения, необ-
ходим только один проводник.

3. BY 7363 U 2011.06.30
3
Однако при проведении тестирования нагрузки со включенным блоком питания ука-
занный БП [2] обеспечивает ток нагрузки с существенным энергопотреблением, что вовсе
не требуется.
Задачей настоящей полезной модели является уменьшение энергопотребления БП при
проведении тестирования нагрузки со включенным блоком питания.
Сущность полезной модели заключается в том, что блок питания, содержащий
устройство сравнения, первый и второй транзисторы, индуктивность, датчик тока, при
этом первый выход устройства сравнения электрически связан с управляющим выводом
первого транзистора, второй выход устройства сравнения электрически связан с управля-
ющим выводом второго транзистора, первые силовые выводы первого и второго транзи-
сторов и первый вывод индуктивности электрически связаны между собой, вторые
силовые выводы первого и второго транзисторов предназначены для подачи постоянного
напряжения, первый вход устройства сравнения электрически связан с выходом датчика
тока, вход которого и второй вывод индуктивности предназначены для электрической свя-
зи с нагрузкой, в отличие от прототипа, содержит два постоянных и два переменных рези-
стора и ключ, при этом первые выводы постоянных резисторов и первый силовой вывод
ключа предназначены для подачи постоянного напряжения, второй вывод первого посто-
янного и первый вывод первого переменного резисторов электрически связаны между со-
бой, второй силовой вывод ключа и первый вывод второго переменного резистора
электрически связаны между собой, вторые выводы второго постоянного, первого и вто-
рого переменного резисторов и третий вывод второго переменного резистора электриче-
ски связаны между собой, третий вывод первого переменного резистора электрически
связан с вторым входом устройства сравнения.
Введение в БП двух постоянных и двух переменных резисторов и ключа, назначение
для подачи постоянного напряжения первых выводов постоянных резисторов и первого
силового вывода ключа, наличие электрической связи между собой второго вывода перво-
го постоянного и первого вывода первого переменного резисторов, наличие электриче-
ской связи между собой второго силового вывода ключа и первого вывода второго
переменного резистора, наличие электрической связи между собой вторых выводов вто-
рого постоянного, первого и второго переменного резисторов и третьего вывода второго
переменного резистора, наличие электрической связи третьего вывода первого перемен-
ного резистора с вторым входом устройства сравнения, позволяет уменьшить напряжение
(по сравнению с рабочим напряжением) на втором входе устройства сравнения БП при
проведении тестирования нагрузки со включенным блоком питания.
Так как напряжение, поступающее на второй вход устройства сравнения, используется
в устройстве сравнения в качестве опорного сигнала сравнения для сигнала, поступающе-
го на первый вход устройства сравнения с выхода датчика тока, уменьшение напряжения
на втором входе устройства сравнения БП при проведении тестирования нагрузки со
включенным блоком питания приводит к уменьшению тока БП через нагрузку.
Полезная модель поясняется фигурой.
На фигуре представлена функциональная схема БП.
БП содержит устройство сравнения 1, первый и второй транзисторы 2 и 3, соответ-
ственно индуктивность 4, датчик тока 5, в качестве которого применен резистор, первый 6
и второй 7 постоянные резисторы, соответственно первый 8 и второй 9 переменные рези-
сторы, соответственно и ключ 10. Возможно и иное выполнение датчика тока, например с
использованием датчика Холла.
Устройство сравнения 1 выполнено на микросхемах JR2104SPBF, LM397MF и
LMC7101AIM5 и предназначено для сравнения сигнала, поступающего на первый вход
устройства сравнения, с опорным сигналом, поступающим на второй вход устройства
сравнения, и выдачи сигналов управления, поступающих на управляющие выводы перво-
го 2 и второго 3 транзисторов.

4. BY 7363 U 2011.06.30
4
Первый 2 и второй 3 транзисторы типа IRF1104PBF используются в ключевом режи-
ме.
В качестве индуктивности 4 использован дроссель с индуктивностью около 100 мкГн.
В качестве датчика тока 5 используется резистор OAR1-R010FI.
В качестве постоянного резистора 6 использован резистор 3362W-1-103LF(10K), в ка-
честве постоянного резистора 7 использован резистор P1-12-0,25-2 кОм ± 5 % - M-A, в ка-
честве переменных резисторов 8 и 9 резисторы P1-12-0,25-2 кОм ± 5 % - M-A и P1-12-
0,25-10 кОм ± 5 % - M-A соответственно.
В качестве ключа 10 использован транзистор FMMT491 A.
Первый выход указанного устройства 1 электрически связан с управляющим выводом
первого транзистора 2, второй выход электрически связан с управляющим выводом вто-
рого транзистора 3.
Первый вход устройства сравнения 1 электрически связан с выходом датчика тока 5.
Первые силовые выводы первого 2 и второго 3 транзистора и первый вывод индук-
тивности 4 электрически связаны между собой, а вторые силовые выводы первого 2 и вто-
рого 3 транзистора предназначены для подачи постоянного напряжения U.
Первые выводы постоянных резисторов 6 и 7 и первый силовой вывод ключа 10 пред-
назначены для подачи постоянного напряжения, второй вывод первого постоянного 6 и
первый вывод первого переменного 8 резисторов электрически связаны между собой, вто-
рой силовой вывод ключа 10 и первый вывод второго переменного резистора 9 электриче-
ски связаны между собой, вторые выводы первого постоянного 7, первого 8 и второго 9
переменного резисторов и третий вывод второго переменного резистора 9 электрически
связаны между собой, третий вывод первого переменного резистора 8 электрически свя-
зан с вторым входом устройства сравнения 1.
Вход датчика тока 5 и второй вывод индуктивности 4 предназначены для электриче-
ской связи с нагрузкой 11, в качестве которой используется лазерный диод.
БП работает следующим образом.
Рассмотрим вначале работу БП в рабочем режиме, когда ключ 10 закрыт. Тогда
напряжение на втором входе устройства сравнения 1 постоянно и определяется постоян-
ным напряжением U0 и резистивным делителем, составленным из постоянных резисторов
6 и 7 и переменного резистора 8.
Рассмотрим момент времени, когда поступающий с датчика тока 5 сигнал на первом
входе устройства сравнения 1 меньше сигнала на втором входе устройства сравнения 1.
В этом случае устройство сравнения 1 с первого выхода выдает сигнал на открывание
первого транзистора 2 на управляющий вывод первого транзистора 2 (второй транзистор 3
в это время закрыт, так как отсутствует сигнал на втором выходе устройства сравнения 1).
Ток от источника питания, возрастая, течет через транзистор 2, индуктивность 4, нагрузку
11 и датчик тока 5. При достижении максимального порогового значения тока, определя-
емого постоянным сигналом со второго входа устройства сравнения 1, устройство сравне-
ния 1 выдает сигнал на закрывание первого транзистора 2 на управляющий вывод первого
транзистора 2 и одновременно сигнал на открывание второго транзистора 3 на управляю-
щий вывод второго транзистора 3. Первый транзистор 2 закрывается, а второй транзистор
3 открывается. При закрывании первого транзистора 2 и открывании второго транзистора
3 индуктивность 4 поддерживает убывающий ток через нагрузку 11 и через второй тран-
зистор 3. Ток, протекающий через датчик тока 5, уменьшается, и при достижении мини-
мального порогового значения тока, также определяемого постоянным сигналом со
второго входа устройства сравнения 1, устройство сравнения 1 подает сигнал на открыва-
ние первого транзистора 2 на управляющий вывод первого транзистора 2 и одновременно
сигнал на закрывание второго транзистора 3 на управляющий вывод второго транзистора
3. Первый транзистор 2 (второй транзистор 3 в это время закрывается) открывается, и ток
от источника питания течет возрастая через первый транзистор 2, индуктивность 4,

5. BY 7363 U 2011.06.30
5
нагрузку 11 и датчик тока 5. При достижении максимального порогового значения тока
устройство сравнения 1 подает сигнал на закрывание первого транзистора 2 на управляю-
щий вывод первого транзистора 2 и одновременно сигнал на открывание второго транзи-
стора 3 на управляющий вывод второго транзистора 3.
Таким образом, в установившемся режиме ток, протекающий через нагрузку 11 и дат-
чик тока 5, периодически с частотой около 20 кГц растет до максимального порогового
значения (определяемого постоянным напряжением на втором входе устройства сравне-
ния 1) и спадает до минимального порогового значения (также определяемого постоян-
ным напряжением на втором входе устройства сравнения 1).
Теперь рассмотрим работу БГТ в режиме тестирования нагрузки 11 со включенным
блоком питания.
При проведении тестирования нагрузки 11 со включенным БП на управляющий вывод
ключа 10 подается сигнал, открывающий ключ 10. При открывании ключа 10 второй пе-
ременный резистор 9 шунтирует цепь из последовательно соединенных первого постоян-
ного резистора 6 и первого переменного резистора 8. Напряжение, подаваемое на второй
вход устройства сравнения 1 с третьего вывода первого переменного резистора 8, образу-
ющего вместе с постоянными резисторами 6 и 7 и вторым переменным резистором 9 рези-
стивный делитель, на который подано постоянное напряжение U0, уменьшается. Так как
величина напряжения на втором входе устройства сравнения 1 определяет максимальное
и минимальное пороговое значение тока нагрузки 11, указанные пороговые значения тока
нагрузки 11 уменьшаются, соответственно уменьшается энергопотребление БП.
Таким образом, обеспечивается уменьшение энергопотребления БП при проведении
тестирования нагрузки со включенным блоком питания.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.