Стабилизированный источник постоянного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G05F1/64 H02M7/155 

оо о

СХ) 0) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для исполь в системах вторичного элект рос 1а6жения потребителей, в частнос ти в тех случаях, когда требуется получение различных постоянных напряжений от одного и того же первичного источника, а также гальваническое разделение входных и выход ных, цепей при высоком качестве стабилизации напряжений и минимальных масгсо-габаритных показателях. Известен источник питания, содер жац1ий регулируемый транзисторный инве ртор с силовым трансформатором, выйрямители и. сглаживающие фильтры питающих каналов, подключенные к вторичным обмоткам трансформатора, канальные контуры обратной связи, состоящие из последовательно включенных блоков согласования, усилите лей, блоков гальванической развязки,, формирователей временных интервалов, кольцевого коммутатора, моду лячора и блока управления инвертором, блок коррекции, входы которого сс единены с выходами питающих каналов, а выходы. - с корректирующими входами формирователей временных ин тервалов С 11 Однако устройство конструктивно сложно, что вызвано необходимостью осуществления целого ряда промежуточных преобразований сигналов в кон турах обратной связи и обладает существенной инерционностью в отработке отклонений выходных напряжений, обусловленной нефиксированными временньоми интервалами обработки. Наиболее близким к изобретению является стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий в питающем канале силовой и вольтедобавочный трансформаторы, вторичные .обмотки которых соединены последовательно к подключены к входу выпря мителя, сглаживающий фильтр включенный на выходе выпрямителя, блок сравнения, измерительный вход которо го со.единен с выходом сглаживающего фильтра, регулируемый транзисторный инвертор,тактирующие входы которого связаны с цепью гг тания силового трансформатора, управляющий вход с выходом блока сравнения, а выходная цепь - с первичной обмоткой вольтодобавочного трансформаторе 2} В случае осуществления многоканального электроснабжения в конструк цию устройства добавляются классичес кие функциональные узлы временного разделения канальных контуров обратной связи, силовой трансформатор выполняется с несколькими ( по числу каналов) вторичными обмотками, а на выходе регулируемого транзисторного инвертора устанавливается несколько Спо числу каналов) вольтодобавочных трансформаторов Недостатки известного устройства проявляются в невысокой стабильности выходных напряжений и низком КПД поскольку в данном случае предусматривается малоэффективное амплитудное модулирование напряжения вольтодобавки. Целью изобретения является повышение качества стабилизации и эко-. номичности источника постоянного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в cтaбилизиpoвaннo i источнике постоянного напряжения,содержащем в питающем канале силовой и вольтодобавочный трансформаторы, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к входу выпрямителя, сглаживающий фильтр, подключенный к выходу выпрямителя, блок сравнения, измерительный вход которого соединен с выходом сглаживающего фильтра, регулируемый тракзксторкый инвертор, тактирующие входы которого соединены с цепью питания силового трансформатора, управляющий вход - с выходом блока сравнения, а выходная цепь - с первичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора, peryjiHpyetvibifi транзисторный инвертор выполнен фазоуправляемым, а первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора кашдого питающего канала снабжена шунтирующим ключом управления. На чертеке представлена функциональная схема предложенного стаби лиэированного ясточника, трехканальный вариант. На входе устройства установлены последовательно включенные сетевой выпрямитель 1 ифильтр 2. К выходу фильтра 2 подключены входы питания нерегулируемого транзисторного инвертора 3 и регулируемого транзисторного инвертора 4, Выходным звеном инвертора 3 является силовой трансформатор с первичней 5 и вторичньлми 6-8 обмотками. В 5 ачестзе выходных звеньев инвертора 4 использованы вольтодобавочные трансформаторы с последовательно включенными первичныьш обмотками 9 - 11, эашунтированными ключами 12 - 14 управления с двухсторонней проводимостью. Вторичные обмотки 15 - 17 вольтодобавочных трансформаторов соединены последовательно с-соответствующими вторичньми обмотками 6-8 силового трансформатора и подключены к входам выпрямителей 18-20 питающих кансшов. Ка выходах выпрямителей 18-20 включены сглаживаю1Г5ие фильтры 21-23. Общий, блок 24 обегающего контроля соединен измерительныи входами с выходагдн сглажквак щих

фильтров 21-23, а выходом - с одним Из входов блока 25 фазового управления регулируемым инвертором 4. Синхрюниэирующим узлом инверторов 3 и 4 является задающий генератор 26, выходы которого Подключены к тактирукйдим входам нерегулируемого инвертора 3 и к другому входу блока 25. Временное разделение канальных контуров обратной связи осуществляется с помощью регистра 27 сдвига, вход которого соединен с генератором 28 импульсов, а выходы - с управляющими входами ключей 12 - 14 и блока 24 обегающего контроля.

Устройство работает cлeдyющIfм образом.

Выпрямленное напряжение сети с выхода сетевого выпрямителя 1 через фильтр 2 подводится для питания нерегулируемого 3 и регулируемого 4 транзисторных инверторов. На выходе инвертора 3 формируется прямоугольное напряжение повышенной частоты, соответствующее сигналам, поступающим на его тактирукадие вход от задающего генератора 26. Это напряжение прикладывается,к первичной обмотке 5 силового трансформатора и создает в его магнитопроводе переменный магнитный поток, который обуловливает прямоугольные напряжения во вторичных обмотках 6-8. Через последовательные цепи вторичных обмоток 6 и 15, 7 и 16, 8 и 17 силового и вольтодобавочных трансформатров эти напряжения подводятся к выпрямителям 18-20 и через сглаживаю|цие фильтры 21-23 прикладываются к выходным зажимам питающих каналов и к измерительным входгил блока 24 обегакнцего контроля. В последнем происходит поочередное сравнение выходных напряжений с опорньа 5 и выделение сигналов рассогласования„ Указанные сигналы поступают на один из входов блока 25 фазового управления, а к другому его входу подводятся прямоугольные сигналы от задающего генератора 26. Блок 25 с помощью входящих в его состав фазосдвигакхдих узлов формирует разнополярные последовательности прямоугольных импульсов с встречносдвигащимися фазами, которые направляются на тактирующие входы регулируемого инвертора 4. Сдвиг по фазе кахуз.ой из этих последовательностей находится в прямой зависимости от уровня сигнала рассогласования к может составлять угол от о до 180°. При отсутствии сигналов рассогласования напряжения на первичных обмотках 9-11 вольтодобавочных трансформаторов отсутствуют, при подведении сигнала рассогласования к блоку 25 фазового управления от какого-либо контура обратной связи на выходе регулируемого инвертора 4 формируется двухполярное импульсное напряжение повышенной частоты с паузой на нуле, при.этом длительность паузы и полярность импульсов зависят от уровня сигнала рассогласования.

Генератор 28 импульсов устанавливает время сравнения и управляет регистром 27 сдвигав, обеспечиваклцим синхронную работу по осуществлению операций сравнения выходных напряжений с опорным ключом и ключами 12 14 управления. В момент начала сравнения выходного напряжения одного из питающих каналов происходит закорачивание всех остальных ключей. В результате выход регулируемого инвертора 4 оказывается подключенным к первичной обмотке только волътодобавочного трансформатора, относящегося к каналу, -по которому осуществляется операция сра внения выходного Напряжения с опорным.

Таким образом, к первичным обмоткам 9-11 вольтодсбавочных трансформаторов поочередно, в соответствии с поступлением сигналов рассогласования от отдельных контуров обратной связи к блоку 25 фазового управления, с выхода регулируемого инвертора 4 прикладываются импульсны напряжения. Эти напряжения создают в магнитопроводах трансформаторов переменные магнитные потоки,в . результате чего во вторичных обмотках 15-17 наводятся соответствующие напряжения. На входах выпрямителей 1820 происходит поочередно суммирование непрерывно действующих напряжений вторичных обмоток 6-8 силового трансформатора с периодически действующими напряжениями вторичных обмоток 15-17 вольтодобавочных трансформаторов. В зависимости от уровне сигналов рассогласования, вырабатываемых блоком 24 обегающего сравнения, процессы суммирования могут происходить в режимах вольтодобавки вольтоотбавки и неискаженной передачи.

Предложенное устройство, характеризующееся фазовым принципом регулирования напряжения вольтодобавки, причем не с полной глубиной модуляции, обеспечивает повышенное качество стабилизации выходных напряжений и обладает высоким КПД. Кроме того, у предложенного источника питания малый коэффициент гармоник в выходных напряжениях.

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЯ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий в питающем канале силовой и вольтодобавочный трансформаторы, вторичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к входу выпрямителя, сглсокиваюьщй фильтр, подключенный к выходу вьшрямителя, блок сравнения, измерительный вход которого соединен с выходом сглаживакмаего фильтра, регулируемый транзисторный инвертор, тактируюише входы кото рого соединены с цепью литания силового трансформатора, управлякхций . вход - с выходом блока сравнения, а выходная цепь - с первичной обмоткой вольтодобавочного трансформатора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стабилизации и экономичности, регулируемый транзисторный инвертор выполнен фазоуправляеким, а первичная обмотка . вольтодобавочного трансфор1 1атора каик(Л дого nHTeudtoero канала снабжена шунти рукицим ключом управления.