Стабилизатор постоянного тока

Стабилизатор постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры . Целью изобретения является повышение точности стабилизатора постоянного тока за счет уменьшения отклонения действующего значения выходного тока стабилизатора от заданного. На магнитопровод 6 действуют две насыщающие силы (НС) постоянного тока и две НС переменного тока. В результате индукция в этом магнитопроводе в течений части периода будет превьшать индукцию нacьш eния. Причем длительность каждого такого интервала зависит от амплитуды тока, подводимого к дополнительной обмотке 8 от усилителя 22. При появлении разбаланса магнитопровод 6 подмагничивается полем постоянного тока. Симметрия импульсов напряжения на резисторе 13 нарушается и приводит к появлению разбаланса напряжений на выходах детекторов.19 и 20. Разница напряжений с усилителя 21 поступает на вход регулирующего элемента 1. 2 ил. (Л ьэ 00 00 О) О5 ел

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Ai (50 4 G 05 F 1/56 и „gj " Ж ФмА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHO5hV. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3767676/24-07 (22) 13.07.84 (46) 07.02.87. Бюл. Р 5 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) В.В.Калиниченко и M.Êðæèâàíåê (cs) (53) 621. 316. 722. I (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 731431, кл. G 05 F 1/50, 1977.

Авторское свидетельство СССР

В 1180862, кл. G 05 F 1/56, 1984. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение точности стабилизатора постоянного тока за счет уменьшения отклонения действующего значения выходного тока стабилизатора от заданного. На магнитопровод 6 действуют две насыщающие силы (НС) постоянного тока и две НС переменного тока. В результате индукция в этом магнитопроводе в течений части периода будет превьппать индукцию насыщения.. Причем длительность каждого такого интервала зависит от амплитуды тока, подводимого к дополнительной обмотке 8 от усилителя 22. При появлении разбаланса магнитопровод 6 подмагничивается полем постоянного тока. Симметрия импульсов напряжения на резисторе 13 нарушается и приводит к появлению разбаланса напряжений на выходах детекторов. 19 и 20. Разница напряжений с усилителя 21 поступает на вход регулирующего элемента 1. 2.ил.

1 1288665 2 сится к электро- Кривая о (фиг. 2) представляет и к стабилизиро- собой начальный участок статической ока, характеристики датчика тока предлоя является повы- женного стабилизатора, а кривая Ь илизатора эа счет начальный участок статической харак5 ия действительно- теристики датчика тока известного

ro тока стабили- стабйлиэатора, а прямая с-нормирого значения. ванная, статическая характеристика авлена блок-схема силового регулятора 1. на фиг. 2 — ста- 10 Стабилизатор работает следующим тики магнитомоду- образом. естного и предла- На магнитный экран 5 и рабочий ров и силового ре- магнитопровод 6 действуют две насыщающие силы (H.Ñ.) постоянного тока: а (фиг. 1) содер- 15 Х Ы„, где I,„ — ток опорного источор 1, источник 2 ника тока; Ы„ — число витков компенузку 3 и датчик сационной обмотки и направленная ет магнитомодуля- ей навстречу Н.С., ? 4l где ающий магнитный действительное значейие выходного орого помещен. 20 тока, M — число витков первичной од 6 с обмоткой обмотки. Кроме того, на рабочий маголнительной обмот- нитопровод 6 действует еще две Н.С. тного экрана 5 переменного тока: Н.С. частоты F ь ионная 9 и пер- соэдаваемая обмоткой 7 возбуждения, Генератор 11 воз- 2 и Н,С. частоты Р /и, создаваемая дов виде транзистоР- полнительной обмоткой 8 (делителем ряжения, к выходу 23 частоты обеспечивается примерно

ы последовательно десятикратное понижение, частоты возсатор 12, резистор буждения (и > 10), применение делибуждения. Парал- Зо теля частоты для формирования подау 12 подключен до- ваемого в обмотку 8 тока обеспечиватор 14. ет стационарные фаэовые соотношения трансформатор 15 комбинационных частот на выходах пимотку 16, подклю- ковых детекторов 19 и 20, что исклю13, а также пер- 35 чает возможность возникновения "бието ичные обмотки ний" низкой частоты.

Изобретение отно технике, в частност ванным источникам т

Целью изобретени шение точности стаб уменьшения отклонен го значения выходно затора от задаваемо

На фиг. 1 предст стабилизатора тока, тические характерис ляционных узлов изв гаемого стабилиэато гулятора.

Стабилизатор ток жит силовой регулят опорного тока, нагр

4 тока, который име цио нный узел.-, включ экран 5, внутри кот рабочий магнитопров

7 возбуждения и доп кой 8, поверх магии размещены компенсац вичная 10 обмотки. буждения выполнен ного инвертора нап которого подключен соединенные конден

13 и обмотка 7 воэ лельно конденсатор полнительный резис

Трехобмоточный имеет первичную об ченную к резистору вую 17 и вторую 18 в р

У которые соединены последовательно согласно. К обмотке 17 подключен вход первого однополупериодного пикового детектора 19, а к обмотке 18- 40 вход второго однополупериодного пикового детектора 20. Выходы детекторов 19 и 20 подключены к входам дифференциального усилителя 21 постоянного тока, его выход подключен 45 к управляющему входу силового регулятора 1. Дополнительная обмотка 8 подключена к выходу усилителя 22 переменного тока, вход которого подключен к выходу делителя 23 частоты, а вход последнего подключен к выходу генератора 11 возбуждения. Компенсационная обмотка 9 подключена к источнику опорного тока через дроссель 24. Первичная обмотка 10 через нагрузку 3 соединена с выходом силового регулятора 1.

Амплитуда напряжения возбуждения, подводимого от генератора 11 возбуждения к обмотке 7 возбуждения, выбирается из условия, обеспечивающего примерное равенство амплитуды индукции в рабочем магнитопроводе 6 индук1 ции насыщения. При одновременном воздействии на рабочий магнитопровод 6 обеих Н.С. переменного тока (при

Н.С. постоянного тока равных нулю) индукция в этом магнитопроводе в течение некоторой части периода Н.С. частоты Р /n превышает индукцию насыщения, причем длительность каждого такого интервала зависит от амплитуды тока, подводимого к дополнительной обмотке 8 от усилителя 22 переменного тока. В этом случае в цепи обмотки 7 возбуждения протекает ток в виде двухполярных импульсов частоты возбуждения Fb, модулированных по амплитуде с частотой Fb/ï, 1288665

При отсутствии постоянного подмагничивания магнитопровода 6 импульсы тока одной полярности (вследствие симметрии кривой намагничивания) в точности повторяют импульсы тока другой полярности (по амплитуде и форме). При наличии постоянного подмагничивания эта симметрия нарушается. Этим же свойством обладают и импульсы напряжения на резисторе 13. 10

Напряжение с резистора 13 через трансформатор 15 подводится к одно.— полупериодным пиковым детекторам 19 и 20. Постоянные напряжения на выходах детекторов 19 и 20 имеют одина- 15 ковую полярность, при этом благодаря указанному включению обмоток 17 и 18 каждый из детекторов 19 и 20 детектирует "свою" полуволну тока возбуждения, например, детектор 19 — положи- 20 тельную, а детектор 20 — отрицательную.

Для режима I W — I W = 0 напоп u g ряжения на выходах детекторов 19 и 20 равны по величине, следовательно, их разность, выделяемая дифференциальным усилителем 21, равна нулю.

При появлении разбаланса ампервитков 1 Ы, и Х,„Ы„(Х, W„- ? Ы, aIW 4 О) магнитопровод 6 подмагни- 30 чивается полем постоянного тока, при этом симметрия импульсов напряжения на резисторе 13 нарушается, что приводит к появлению разбаланса напряжений на выходах детекторов 19 и 20.

Напряжение Б с выхода усилителя 21, пропорциональное указанному разбалансу, поступает на управляющий вход силового регулятора 1. Величина и знак U зависят соответствен- 40

9 но от величины и знака разбаланса ампервитков nIW. Предложенное техническое решение характеризуется зависимостью U = f(aIW), которая не имеет зоны нечувствительности (кри- 45 вая I). Это достигается благодаря подаче тока частоты F /n (" медленно меняющегося тока ) в дополнительную обмотку 8 от усилителя 22 переменного тока. Под действием напряжения 50

U ток Х изменяется до тех пор, пока не достигнет своего установившегося значения. установившийся режим характеризуется точкой пересечения статической характеристики дат- 55 чика тока со статической характеристикой силового регулятора (точки A и В соответственно для предложенного и известного стабилизаторов.

Отклонение действительного значения тока стабилизатора от задаваемого равно I, W/W, (для лредложенного стабилизатора). Аналогично, указанное отклонение для известного стабилизатора равно АХ И/W . Предло-! женный стабилизатор характеризуется более высокой точностью воспроизведения задаваемого значения тока.

Прямоугольное напряжение возбуждения с выхода генератора 11 возбуждения поступает к обмотке 7 возбуждения через параллельно соединенные конденсатор 12 и дополнительный резистор 14. При отсутствии разбаланса ампервитков или при незначительном их разбалансе (порядка единиц ампервитков) индуктивность обмотки 7 возбуждения велика и элементы 12 и 14 практически не.оказывают влияния на работу устройства.

Для надежной работы стабилизатора во всем диапазоне стабилизируемых токов необходимо обеспечить выполне» ние условия

I И ) I W

Ь макс Ь н макс 1 1 где W — число витков обмотки 7 ь возбуждения, I

Ь макс

Х„ — соответственно масимальные значения тока возбуждения и тока нагрузки стабилизатора.

Включение конденсатора 12 в цепь тока возбуждения позволяет увеличить амплитуду тока возбуждения I без увеличения амплитуды выходного напряжения генератора 11 (за счет сложения выходного напряжения генератора 11 и напряжения на конденсаторе 12; при большом разбалансе a.IW конденсатор заряжается до амплитудного значения выходного напряжения генератора 11; сложение упомянутых напряжений наиболее эффективно происходит при использовании в качестве генератора возбуждения именно транзисторного инвертора напряжения, так как вследствие ключевого характера работы инвертора конденсатор 12 после заряда "отсекается" от остальной схемы и в паузе между импульсами тока возбуждения не разряжается на низкоомные гараллельные цепи).

Кроме того, с помощью конденсатора 12 "обостряются" импульсы тока возбуждения, что позволяет существенно уменьшить действующее значение тока возбуждения при сохранении тре1 288665 буемого амплитудного значения этого тока.

С помощью резистора 14 обеспечивается подавление колебательных процессов, возникающих в цепи возбуждения при переходных режимах.

Магнитный экран 5 в значительной степени увеличивает индуктивность компенсационной обмотки 9, что позволяет получить требуемую развязку цепей опорного тока (обмотка 9, блок 2) и цепей переменного тока (обмотки 7 и 8 и блоки 11 и 22) при относительно малой индуктивности внешнего дросселя 24. Кроме того, магнитный экран 5 ослабляет влияние внешних магнитных полей на рабочий магнитопровод 6.

Трансформатор является повышающим с коэффициентом трансформации порядка 10-20. С помощью трансформатора достигается требуемая фазировка сигналов, подаваемых на входы детекторов, обеспечивается гальваническая развязка цепи возбуждения магнитомодуляционного .узла и входной цепи силового регулятора 1, а также увеличивается уровень (на порядок по напряжению) сигнала рассогласования, что позволяет ослабить влияние дрейфа нуля дифференциального усилителя и повысить, таким образом, точность стабилизатора, Формула и з обретения

Стабилизатор постоянного тока, содержащий источник опорного тока, датчик тока и силовой регулятор,соединенный с клеммами для подключения нагрузки через датчик тока, который выполнен на базе генератора возбуждения, дифференциального усилителя постоянного тока, двух однополупериодных пиковых детекторов, выходы которых подключены к входам указанного дифференциального усилителя, и магнитомодуляционного узла, включающего рабочий магнитопровод и магнитный экран, внутри которого помещен рабочий магнитопровод с намотанной на нем обмоткой возбуждения, а обмотки, компенсационная и первичная, намотаны поверх магнитного экрана, при этом первичная обмотка подключена к вход-..

f0 ным зажимам датчика тока, генератор возбуждения выполнен в виде транзисторного инвертора напряжения, первый выходной зажим которого соединен с одной обкладкой конденсатора, и два

15 резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения отклонения действительного значения выходного тока стабилизатора от задаваемого значе20 ния, в него введены делитель частоты, усилитель переменного тока, трехоб.— моточный трансформатор и дроссель, а магнитомодуляционный узел снабжен дополнительной обмоткой, намотанной на рабочий магнитопровод, указанная обмотка подключена к выходу усилителя перемейного тока, вход которого подключен к выходу делителя частоты, вход последнего подключен к выходу

З0 генератора возбуждения, источник опорного тока через дроссель подключен к компенсационной обмотке, выход дифференциального усилителя постоянного тока подключен к управляющему входу

З5 силового регулятора, первичная обмотка трехобмоточного трансформатора подключена параллельно первому резистору, включенному между другой обкладкой конденсатора и одним выводом

40 обмотки возбуждения, другой вывод которой соединен с вторым выходным зажимом генератора возбуждения, второй резистор подключен параллельно конденсатору, а соединенные согласно

45 последовательно первая и вторая вторичные обмотки трехобмоточного трансформатора подключены соответственно к входам первого и второго однополупериодных пиковых детекторов.

1 288665

Составитель С.Чернышева

Техред Н.Глущенко Корректор А.Обручар

Редактор О.Головач

Заказ 7807/46 Тираж 885 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная, 4