Источник питания стабилизированным напряжением постоянного тока

Источник питания стабилизированным напряжением постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 14.06.76 (21) 2370676/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.06.78. Бюллетень №21 (45) Дата опубликования описания 05.05.78 (111 610089

f Идд

2 (51) М, Кл, Cj 05 F 1/56

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам нзооретений н открытий (53) УДК621,316. .722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

B. П. Борисов и И. И.. Колосков (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫМ

НАГ1РЯ>1(ЕНИЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и предназначено дпя обеспечения устройств автоматики и вычиспитепьной техники стабилизированным напрямением постоянного тока. 5

Известен источник питания стабилизированным напряжением, содержащий тиристорный выпрямитепь, сглаживающий фипьтр и устройство отрицательной обратной связи, с помощью которого осуществляется управ- 10 ление тиристорами и стабилизация выходного напряжения выпрямите ля) 1) .

Существенным недостатком известного источника является невысокое быстродействие так как дпя обеспечения устойчивой ра6о- 15 ты устройство в целом приходится выполи ять достаточно инерци он ным. Вс ле дствие этого бь1строе, например скачкообразное, изменение питающего напряжения неизбежно проходит на нагрузку выпрямителя, не 20 успевая отрабатываться по цепи отрицатепьной обратной связи.

Наиболее бпизким техническим решением к данному изобретению является источник питания стабипизированным напряжением 25 постоянного тока, содержащий соединенные последовательно между выводами дпя подкпючения нагрузки тиристорный выпрямитепь и индуктивно-емкостный фильтр, усипитепь, выход которого подкпючен к управляющему входу тиристорного выпрямителя, измеритепьный орган с источником опорного напряжения, входом соединенный с выводами дпя подключения нагрузки(2), Недостатками известного устройства явпяются относительно большие габариты и вес, пониженная стабильность выходного напряжения.

Uemü изобретения — повышение стабильности выходного напряжения, уменьшение габаритов, веса и упрощение источника пита-. ния.

Поставленная цепь достигается тем, что в источнике питания стабилизированным напряжением постоянного тока, содержащем соединенные поспедоватепьно между выводами для подключения к питающей сети и выводами дпя подкпючения нагрузки тиристорный выпрямитель и индуктивно-емкостный. фипьтр, усипитепь, выход которого подкпю61О089

20 чен к управляющему входу тиристорного вы1прямителя, измерительный орган с источником опорного напряжения, входом соединенный с выводами для подключения нагрузки, вход усилителя подключен ко входу индуктив5 но-емкостного фильтра через дополнительно введенные и соединенные последователь. но интегрирующий блок и первый резистор р причем вход интегрирующего блока дополнительно подключен через соединенные по.

ro следовательно дополнительно введенный второй резистор и источник опорного напряжения к выходу измерительного органа, кроме того, интегрирующий блок выполнен в виде последовательной резистивно-ем!

5 костной цепи, конденсатор которой подключен ко входу усилителя, содержащего соединенные последовательно транзистор и фотодатчик оптрона, фотоприемник которого подключен параллельно переходу анодуправляюший электрод тиристоров выпрямителя.

На фиг. 1 приведена функциональная схема источника питания стабилизирован« ным напряжением на фиг. 2 — диаграммы, д поясняющие принцип его работы на фиг. 3принципиальная схема одного из вариантов, поясняющая возможные схемные решения отдельных узлов источника питания.

Источник содержит последовательно сое» з0 диненные и подключенные к выводам 1 тиристорный выпрямитель 2 с регулирующими тиристорами 3, усилитель 4, вход которого через интегрирующий блок 5 и резистор 6 подключен ко входу индуктивно- Зч емкостного фильтра 7, а вход интегрирующего блока подключен через последовательно соединенные резистор 8 и источник опорного напряжения 9 к выходу измерительного органа, выводы 10 для подключения 40 нагрузки 11 и устройство 12 отрицательной обратной связи, вторичные обмотки 13 трехфазного трансформатора тиристорного выпрямителя 2. Усилитель 4 состоит из оптрона 14, усилительного транзистора 15, 45 для питания которого предусмотрена дополнительная клемма 16, резисторов 17 и диодов 18.

Источник работает следующим образом.

Ток в нагрузку 11 поступает от источника питания переменного тока, подключаемого к выводам 1 через тиристорный выпрямитель 2, индуктивно-емкостный сглаживающий фильтр 7 и выходные выводы 10. Регулирование выходного напряжения осуществля- > ется тиристорами 3, например, соединенными между собой по трехимпульсной схеме.

Сигнал на управляющие электроды тиристоров 3 поступает с усилителя 4 в те момен ты времени, когда напряжение на выходе интегрирующего блока 5 проходит нулевое значение (фиг. 2, напряжение U ). Камщый тиристор 3 включается поочередно и переходит в отклоненное состояние в конце соответствующего полупериода напряжения источника питания. В результате напряжение на входе фильтра 7 изменяется в зависимости от фазы импульса управления и имеет вид, приведенный на фиг. 2, 11- . Напряжение на нагрузке 11 в силу сглаживающего действия фильтра 7 будет постоянно Ilo величине и равно среднему значению напряженияU

Последнее автоматически поддерживается равным напряжению опорного источника 9(0,).

На вход интегрирующего блока 5 подается разность двух напряжений Ц и U q, В момент времени 4 =0 (фиг. 2), когда включился один из тиристоров 3 и напряжение питания (6 ) появилось на входе фильтра

7, выходное напряжение интегрирующего блока 5 стало изменяться в соответствии с зависимостью

v,.= ((e,()-v jdr. о

После момента времени т. = F вы..одное напряжение интегрирующего блока 5 стремится к нулю только под действием напряжения источника 9, и становится равным нулю в момент времени Т, который соответствует окончанию одного периода коммутации выпрямителя 2.

Очевидно,что среднее значение напряжения U7 в интервале от 0 до Т можноолределить из приведенного выше выражения, если принять, что Т иЦ =О.

В итоге получаем Г

".-,J, rr r, о где ЧГ - напряжение источника 9.

Поскольку это равенство будет соблюдаться в каждом интервале коммутации, то оно означает, что при любом сколь угодно быстром изменении напряжения источника, напряжение»а нагрузке 11 будет равно напряжению опорного источника 9, т. е. в данной схеме переходной процесс в напряжении на нагрузке 1 1 при изменении напряжения источника будет отсутствовать.

Из-за высокого быстродействия в предлагаемом источнике питания будут подаваться все возмущения как-то, несимметрия фазных напряжений, низкочастотная модуляция питающего напряжения и пр. Это дает возможность обеспечить заданную точность стабилизации напряжения на нагрузке без дополнительного увеличения энергоемкости сглаживающего фильтра или усложнения схемы устройства в цепом.

610089

З5

В практических схемах, работающих в дпитепьном режиме эксппуатации и B широком интервапе температур, при бопьшом диапазоне изменения тока нагрузки цепесообразно источник опорного напряжения 9 выполнить управпяемым от устройства отрицатепьной обратной связи 1 2.

Устройство 12 может быть достаточно инерционным, так как назначением его является топько коррекция опорного напря1О хения при воздействии медленно изменяющихся . факторов (времени, температуры и пр.).

Если источник питания допжен обеспечивать повышенное напряжение на нагрузке (10, 20 или более вольт), в качестве интегрирующего блока 5 целесообразно испопьзовать поспедоватепьную резистивноемкостную цепь, а усилитель выполнять на оптронах, Это позволяет существенно упростить схему источника питания. В качестве примера схема такого источника приведена на фиг, 3, где не показано устройство 1 2, его включение идентично показанному на фиг. 1.

Здесь питание нагрузки 1 1 и цепи вкпючения тиристоров 3 осуществляется от вторичных обмоток трехфазной системы трансформатора 1 3, первичные обмотки которых подкпючены к выводам 1.

Зр

Управпение тиристорами 3 осуществпяется с помощью оптрона 14, фотодатчик которого включен в цепь коплектора усипитепьI ного транзистора 15 для питания которого

1 предусмотрена допопнитепьная кпемма 16.

Ограничение токов в первичной и вторичной цепях оптронов осуществпяется с помощью резисторов 17. Диоды 18 обеспечивают при вкпюченном состоянии оптрона 1 4 протекание тока через управпяющий переход топь- гр ко тиристора, к которому в это время припожено напряжение питания в проводящем направпении. В каждый из таких моментов времени два других диода 1 8 находятся под обратным напряжением, и ток через них 45 не. протекает.

В целом дпя данной схемы справедливы диаграммы фиг. 2, с той пишь разницей, что в моменты О, Т, 2Т и т. д. напряжение на конденсаторе (выходе интегратора) 5 становится больше нупя на величину, достаточную для насыщения ранее закрытого транзистора 1 5, после чего начинает протекать ток через фотодатчик оптрона 14, открывается его фотоприемник, через резистор 17, один из диодов 18 и управпяющий переход соответствующего тиристора 3 начинает протекать ток, тиристор включается и т. д., как это было рассмотрено дпя схемы фиг. 1. бр

Испопьзование данного изобретения позволяет спроектировать источник питания, рассчитанный на быстрые изменения питающего напряжения, с уменьшенными габаритами, весом и повьгшенной стабильностью выходного напряжения.

Объясняется это тем, что в предпоженном устройстве при скопь угодно быстром (даже скачкообразном) изменении питающего напряжения среднее значение напряже ния на входефипьтра, аспедовательно, и на выходе всегда неизменно. Поэтому постоянную времени индуктивнс -емкостного фипьтра выбирают, исходя только из допустимой пульсации выходного напряжения. ормупа изобретения

1, Источник питания стабилизированным напряжением постоянного тока, содержащий соединенные, последовательно между выводами для подкдючения K питающей сети и выводами для подключения нагрузки тнристорный выпрямитель и индуктивно-емкостный фипьтр, усипитедь, выход которого подключен к управляющему входу тнристорного выпрямитепя, измерительный орган с источником опорного напрюкения, входом соединенный с выводами дпя подключения нагруз. ки, отпичаюшийсл тем,что, с цепью повышения стабильности выходного напряжения, уменьшения габаритов и веса, вход усилителя подключен Ко входу индуктивно-емкостного фипьтрачереэ дополнительно введенные и соединенные поспедоватепьно интегрирующий блок и первый резистор, причем вход интегрирующего блока допопнитепьно подключен через соединенные поспедовательно допопнительно введенный второй резистор и источник опорного напряжения к выходу измерительного органа.

2. Источник питания по и. 1, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью упрощения, интегрирующий бпок выпопнен в виде поспедовательной резистивно-емкостной цепи, конденсатор которой подкпючен ко входу усипитепя.

3. Источники питания гго дп. 1 и 2, о ти и ч а ю шийся тем, что усилитепь содержит соединенные последоватепьно транзистор и фотодатчик оптрона, фотоприемник которого подключен параллельно переходу анод-управляющий электрод тиристоров выпрямите дя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Авторское свидете пьство СССР

М41 7776 Cj 05 Р 1/56 1971

2, Патент США % 3205426, кп. 32 118, 1965.

610089

euzf

Уу о

Составитель С. Горбачева

Редактор,В. Фельдман . Техред М. Борисова Корректор Л. Небола

Заказ 3008/36 Тираж 1033 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4