Стабилизированный преобразователь напряжения

Стабилизированный преобразователь напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii 875563

Союз Советсынк

Социапнстичесыик

Респубпиы (6I ) Двполнительиое к авт. свид-ву— (22)Заявлеио 11.10.79 (21) 282б108/24-07 с присоелииеииеи заявки М (23)Приоритет

Опубликовано 23.10.81 ° Бюллетень №39

Дата опубликования описания 23. ) 0.81 (51)M. Кл.

Н 02 М 7/537//

G 05 F J/46

3Ъоудзрстввнкый квинтет ссср ао 11елаи нэооретеннй и отврытнй (53} УДКб2! .314. .58(088.8) (72) Авторы изобретения

1". "

P.Ã.ÊîíñòàíòèHoâ и 11.П.Троицкиц (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯХ(ЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичнык источниках питания радиоэлектронной аппаратуры различного назначения.

Известны стабилизированные ис" точники питания, содержащие диоднотиристорный регулирующий орган (P.O ) и емкостный фильтр, включенный параллельнЬ выходным зажимам выпрямителя, стабилитрон и качестве опорного источника, напряжение на котором сравнивается с выходным напряжением выпрямителя. Если выходное напряжение выпрямителя- больше порогового напряжения, которое равно илй пропорционально напряжению на опорном стабилитроне, P.Î выключен, и конденсатор фильтра разряжается на нагрузку. Как только выходное напря" жение сравняется с пороговым, схема управления формирует импульс тока, открывающий тиристары Р.О, конденсатор фильтра в течение части полупериада подзаряжается от источника пита-ющего напряжения. При этом частота н фаза подачи управляющих импульсов на

\ тиристоры зависит от величины питающего напряжения и сопротивления на5 грузки, т.е. P.Î в зависимости от режима рабаты выпрямителя может включаться на различных участках огибающей питающего напряжения и через различное число полупериодов t.l ) и 1 2).

Однако это приводит к появлению низкочастотной составляющей пульсаций выпрямленного напряжения и к значительному увеличению габаритов емкостного сглаживающего фильтра. 5

Известен также источник питания с диодно-тиристорным Р.О и емкостным сглаживающим фильтром, в котором схема управления тиристором выпол20 нена в виде последовательно включенных первого динистора и формирователя импульсов.

Отличительной особенностью устройства является то, что схема управле875563

10 ния формирует отпирающий импульс только во время второй половины каждого полупериода питающего напряжения, при его уменьшении, что позволяет обеспечить включение тиристора

P.0 в каждый из полупериодов питающего напряжения и исключить низкочастотные пульсации ("биения"7 (З .

Недостатки известного устройства заключаются в том, что оно имеет ограниченный диапазон регулирования выходного напряжения, обусловленный нестабильностью порога срабатывания обоих динисторов из-эа технологического разброса и изменения температуРы, а также тем, что время заряда накопительного конденсатора имеет конечную величину.

Кроме того, устройство имеет относительно низкие динамические параметры из-за инерционности, обусловлен" ной наличием накопительного конденсатора (например, при резких изменениях входного напряжения конденсатор заряжается с различными скоростями, что обуславливает включение тиристоров при разных значениях входного напряжения ).

При этом температурная нестабильность постоянной времени заряда накопительного конденсатора обусАавливает температурный дрейф выходного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к устройству является устройство (4 7, содержащее диодно-тиристорный Р.О, входом подключенный к источнику переменного напряжения, а выходом — к выходным выводам, параллельно которым подключен сглаживающий фильтр, схему управления тиристорами и резистивный делитель напряжения, подключенный через дополнительный выпрямитель к источнику переменного напряжения, В этом устройстве импульс управления формируется с элементов с S-образной характеристикой в момент времени, когда мгновенное значение питающего напряжения, снимаемое с резистивного делителя, сравнивается с напряжением на интегрирующем конденсаторе параметрического стабилизатора 14j.

Недостатком известного устройства является наличие дифференцирукпцего и интегрирующего конденсаторов на входах элемента с S-образной характеристикой, принципиально необходимых

4 для работы, что приводит к ухудшению динамических параметров выпрямителя г

,например, при изменении входного напряжения или тока нагрузки) вследствие инерционности цепей на входах элемента с S-образной характеристикой, к сужению диапазона регулирования выходного напряжения, снижению коэффициента мощности устройства вследствие наличия "мертвой" зоны (эоны вблизи максимального амплитудного значения напряжения питания, в которой регулирование выходного напряжения невозможно), размер которой зависит от величины постоянной времени интегрирующей и дифференцирующей цепей, от нестабильности и разброса параметров элементов этих цепей.

Цель изобретения — улучшение динамических параметров и расширение диапазона регулирования выходного напряжения источника питания.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном преобразователе напряжения, схема управления выполнена в виде последовательно включенных компаратора напряжения и дифференцирующего элемента, причем вход компаратора подключен к средней точке резистивного делителя, а выход дифференцирующего элемента - к управляющему выводу P,О.

Крома того, межцу выходом диф" ференцирующего элемента и управляющей цепью P,Î может быть включен усилитель.

Такое построение устройства позво" ляет исключить инерционные RC-цепоч" ки на входе схемы формирования управляющих импульсов и устранить недостатки известного устройства.

На фиг. приведена принципиальная электрическая схема одного ив вариантов устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит трансформатор

1, первичная обмотка которого подключена к входным выводам источника 2 переменного напряжения, одна из вторичных обмоток — к диодно-регулирующему органу 3, а другая вторичная обмотка— к дополнительному выпрямителю 4.

Выход P.О 3 подключен к выходным выводам 5, параллельно которым включен емкостной сглаживающий фильтр 6.

Выход дополнительного выпрямителя 4 подключен к резистивному делителю 7.

Схема 8 управления тиристором содержит последовательно включенные компаратор

75563

2,15

5 8

9 и дифференцирующий элемент 10. Вход компаратора подключен к средней точке резистивного делителя 7, а выход дифференцирующего элемента 10 через уси" литель 11 — к управляющему выводу тиристора PO. Питание компаратора и усилителя осуществляется от дополни" тельного выпрямителя через диод 12 и конденсатор 13 сглаживающего фильтра.

Устройство работает следующим образом.

Выпрямленное напряжение со средней точки резистивного делителя 7 поступает на вход компаратора 9, который срабатывает при напряжении 0„ (фиг. 2а

В,течение каждого полупериода питающего напряжения компаратор срабатывает дважды: выключается при увели-. чении напряжения и включается при его уменьшении (фиг. 2б).

Импульсы напряжения прямоугольной формы на выходе компаратора 9 дифференцируются при помощи диффереицирующей цепочки 10, с выхода которой снимаются короткие разнополярные импульсы напряжения, из которых положительный импульс соответствует переднему фронту выходных импульсов ком"-паратора, а отрицательный — заднему (фиг. 2в ). Усилитель 11 усилинает эти импульсы по мощности, пропуская на управляющий электрод тиристора толь. ко импульсы положительной полярности. Тиристор P.Î включается при подаче каждого из этих управляющих импульсов и подэаряжает конденсатор

13 сглаживающего фильтра.

Выпрямитель может быть выполнен в бестрансформаторном варианте или с трансформатором, но без дополнительной вторичной обмотки. ет с помощью маломощного компаратора формировать мощ."ые импульсы управления, г

По принципу.стабилизации предлагаемое устройство является параметрическим, но, как и в известном устройстве, в нем может быть введена дополнительная обратная связь с выхода.

Однако во многих случаях этого не требуется, например при неизменной нагрузке, и в случае, когда внутрен-. нее сопротивление устройства намно"

ro меньше сопротивления нагрузки. Во всех перечисленных случаях точность стабилизации зависит От точности ком паратора и может быть высокой, P.O может быть выполнен и по другим схемам .

Компаратор может быть выполнен по любой. известной схсме. 80 многих практических случаях достаточно высокую стабильность может Обеспечить просто транзистор, база которого под— ключена к средней точке резистинного делителя, эмиттер — к источнику

ОпорнОГО напряжения, а кОллектОр — к дифференцирующей цепочке, В этом случае нсе устройство получается предельно простым.

Предлагаемое устройство имеет более высокие динамические параметры (cTG6HJlbHocTb ныходкОгО напряжения при быстром изменении входного напряже-:, ния и тока нагрузкиj, так как на, входе схемы формирования управляющих импульсов Отсутствуют инерционные

RC-цепи.

Б устройстве диапазон- регулирования ныходкых напряжений расширяется практически go максимально возможного (От нуля де максимального

Если мощность управляющих импульсов незначительна, устройство может быть ныполнено без использования промежуточного усилителя ll. Однако s. мощных выпрямителях такой вариайт нецелесообразен, так как усилитель значительно повышает КПД схемы формирования управляющих импульсов. Это происходит за счет того, что скважность управляющих импульсов so мно"

ro раз больше скважности импульсов компаратора, и, следов тельно, при заданной амплитуде импульсов (при за" данном типе тиристоров2 мощность, потребляемая усилителем, будет во столько же раз меньше мощности, потребляемой компаратором. Использова- ние усилителя в устройстве позволяамплитудного зкачекия напряжения

ЗЪ питания), так как прп отсутствии RLцепей на входе схемы формирования импульсов, он практически опрецеляется точностью компаратора, которая всегда достаточно высока (дифференцнрующая цепочка на выходе компаратора практически не влияет на диапазон регулирования 2.

В наибольшей степени преи,.гущестна предлагаемого устройства Оказывают при использовании устройства и бестраксформаторком варианте прн любом характере нагрузки, н трансформаторном варианте при неизменяющейся нагрузке, а также н качестве предварительного стабилизатора н комбинированных стабилизаторах напряжения.

Формула изобретения

1. Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий диоднотиристорный регулирующий орган, входом подключенный к источнику переменного напряжения, а выходом — к вы ходным выводам, параллельно которым подключен емкостной сглаживающий фильтр, схему управления тиристором и реэистивный делитель напряжения, подключенный к источнику переменного напряжения через дополнительный выпрямитель, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью улучшения динамических параметров и расширения диапазона регулирования выходного напряжения, схема управления выполнена в виде последовательно включенных компаратора напряжения и дифференцирующего элемента, причем вход

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР!! 518846, кл. Н 02 И 7/155, 1976.

2 °, Патент США У 3939394, кл. 321-18, 19?б

3. Авторское свидетельство СССР

1! 426228, кл. G 05 F !/46, 1974.

4. Авторское свидетельство СССР

У 516027, кл. 6 05 Г 1/46, 1976.

875563 8 компаратора подключен к средней точке резистивного делителя, а выход днфференцирующего элемента — к управляющему выводу регулирующего органа.

2. Преобразователь по п, 1, о тл и ч а ю шийся тем, что между выходом дифференцирующего элемента.. и управляющим выводом регулирующего органа включен усилитель.

Составитель Т.Ершова

Редактор А.Шандор Техред Т.Наточка Корректор Г.Назарова

Заказ 9374 83 Тираж 733 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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