Трансформаторно-полупроводниковый стабилизатор напряжения Советский патент 1984 года по МПК G05F1/20 

Изобретение относится к электротехнике; а именно к технике стабилизации и регулирования переменного на пряжения. Известен трансформаторно-полупроводниковый стабилизатор напряжения, содержащий трансформатор с отводами высшей и низшей ступеней регулирования полупроводниковый коммутатор, .переключающий отвод высшей и низшей ступеней регулирований Cl 3. Недостатком таких стабилизаторов является наличие больших искажений формы кривой выходного.напряжения, что исключает их применение без дополнительных L-C-фильтров. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, состоящее из си лового трансформатора с отводами выс шей и низшей ступеней регулирования диодного моста, зашунтированного по постоянному току ключом, к цепи упра ления которого подключен транзистор системы стабилизации, подсоединенный по цепи питания через вьшрямитель к вторичной обмотке трансформатора. От вод низшей ступени регулирования через реактивный элемент (линейный дро сель) постоянно включен в контур регулирования 23. Недостатками известного устройства являются значительные искажения формы выходной кривой и неустойчивая работа в режиме холостого хода при н личии выходного L-C-фильтра. Цель изобретения - улучшение формы выходного напряжения при одновременном снижении массообъемных показателей. Поставленная цель достигается тем что в трансформаторно-полупроводниковом стабилизаторе напряжения, соде жащем трансформатор, общий отвод пер вичной обмотки которого подключен к первой входной клемме, отвод низшей степени регулированиялервичной обмотки через реактивный элемент подсоеди нен к второй входной клемме, отвод высшей ступени регулирования первичной обмотки через диодный мост, зашунтированный по постоянному току ключом, также подсоединен к второй входной клемме, вторичная обмотка трансформатора подсоединена к выходным клеммам, а дополнительная обмотк через выпрямитель подключена к входу широтно-импульсного модулятора с выходным транзистором, коммутирующий транзистор, и четыре диода, каждый конец указанной дополнительной обмотки через диод, включенный в прямом направлении, соединен с одним из выводов переменного тока диодного моста и через другой диод, включенньй встречно-последовательно с первьм диодом, подключен к базе упомянутого коммутирующего транзистора, последовательно соединенные выходной транзистор широтно-импульсного модулятора, коммутирукиций транзистор и выход выпрямителя, соединенного входом с дополнительной обмоткой трансформатора, подключены к входу управления ключа, а .в качестве реактивного элемента в цепи низшей ступени регулирования включен конденсатор. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема трансформаторно-полупроводникового стабилизатора напряжения. Устройство состоит из трансформатора (или автотрансформатора) 1 с регулирсвочньн4И отводами 2 и 3 на первичной (или вторичной) стороне, управляемого полупроводникового коммутатора, которьй вьтолнен в виде транзистора 4, включенного последовательно с отводом высшей ступени 3 регулирования через .диодный мост из диодов 5-8, конденсатора 9, через который в контур регулирования включен отвод низшей ступени регулирования. Система коммутации и блокирования транзистора 4 включает транзистор 10 и резисторы. 11, 12 и 13. Транзисторы 14 и 15 являются выходными элементами широтно-импульсного модулятора и фазочувствительной системы, состоящей из ограничительного резистора 16 диодов 17 и 18, резисторов 19 и 20, ди-., одной матрицы 21-24, причем аноды всех диодов этой матрицы через резисторы 19 и 20 соединены с дополнительной обмоткой 25 трансформатора 1, катоды диодов 21 и 22 - с выводами переменного тока диодного моста 5-8, а катоды диодов 23 и 24 - с базой коммутирующего транзистора 10. Диоды 26 и 27 совместно с диодами 17 и 18 образуют мостовой выпрямитель, входом переменного тока подключенный к выводам дополнительной обмотки 25 трансформатора 1, а выходом подсоединенный к входу широтно-импульсного модулятора, который состоит из транзистора 14, емкостей 28 и 29, резисторов 30 и 31, фильтрующей емкости 32, резистора 33 и стабилитрона 34, через который измеряемое иапряжение подводится к конденсатору 29. Последовательно соединенные выходной транзистор 14 широтно-импульсного модулятора, коммутирующий транзистор 15, ограничительный резистор 16 и выход мостового выпрямителя на диодах 17, 18, 26 и 27 подсоединены к змиттерному переходу транзистора 10, зашунтированного резистором 13. Работа схемы осуществляется слеКующим образом. Включе«ие транзистора 4 при переходе напряжения на нем через нулевое значение осуществляется за счет связи его коллектора с базой транзистора 10 через резистор 12. При этом, пока напряжение на транзисторе 4 не снизится до достаточно малого значения, транзистор 10 остается открытым за счет базового тока, определяемого напряжением на транзисторе 4 и величиной резистора 12, и соответственно блокирует цепь управления транзистора 4. При уменьшении тока резистора 12 до величины тока резистора 13, создакнцего постоянное смещение, тран зистор 10 закрывается и соответствен но транзистор 4 открывается, оставаясь включенным до тех пор, пока изме рительная система, выходными элементами которой являются транзисторы 15 и 14, не обеспечит повторное открыти транзистора 10 и соответственно запи рание транзистора 4. Транзистор 14 является выходным элементом схемы широтно-импульсной модуляции, определяющим необходимый угол сдвига размыкания силового тран зистора 4 по отношению к началу полу периода переменного напряжения, при котором соотношение вторичного и пер вичного напряжений обеспечивает стабилизацию выходного напряжения. Коммутирующий транзистор 15 является выходным элементом фазочувстви- тельной системы, разрешающей или запрещающей отключение высшей ступени регулирования в зависимости от соотношения направления тока отвода высшей ступени регулирования 3 и входно го напряжения,поскольку из-за .специ фичных условий, обусловленных включе нием отвода низшей ступени регулирования через конденсатор 9, появляются интервалы, в которых коммутация отвода высшей ступени регулирования 10 4 3 приводит к неустойчивой работе регулятора напряжения. Главным условием устойчивой работы является совпадение к моменту размы- . кания транзистора 4 направления тока в отводе высшей ступени регулирований 3 с полярностью входного напряжения. Соблюдение или несоблюдение этого условия выявляет коммутирующий транзистор 15. Поскольку напряжение на вспомога-. тельной обмотке 25, питающей выпрямительный мост измерительной системы 17, 18, 26, 27, повторяет входное питающее напряжение, ток резисторов 19, 20, определяемый напряжениями диодов 26 и 27, отражает сдостаточной точностью информацио о полярности первичНого напряжения. Сопоставление полярности первичного напряжения с направлением тока в диодах моста 5-8 основного коммутатора осуществляется матрицей иэ диодов 21-24. В зависимости от полярности пер- . вичного напряжения соответствующий ток проходит по резистору 19 или 20 и затем через диоды 23 или 24 подводится к базе коммутирующего транзистора 15, если не создается шунтирующий контур через диоды 21, 22 и 5-7, образующийся при несовпадении полярности первичного напряжения с направлением тока силового диодного моста 5-8. При совпадающих направлениях напряжения и тока поочередно диоды 21 и 22 оказываются под обратным напряжением из-за наличия обратного напряжения в соответствуклцие моменты времени на диодах 5-7, и ток резисторов 19 или 20 подводится к базе коммутирующего транзистора 15. Широтно-импульсный модулятор создает смещение момента переключения за счет совместного воздействия пилообразного напряжения, формируемого синхронно с полупериодами переменного напряжения на конденсаторе 28, и сглаженного напряжения на конденсаторе 29, изменяющегося по величине в зависимости от отклонения выходного напряжения от заданного значения. Напряжение конденсаторов 28 и 29 поводится к эмиттерному переходу транзистора 14 через резисторы 30 и 31 и в зависимости от величины напряжения конденсатора 29, открытие транзистора 14 происходит при различных

ТРАНСФОРМАТОРНО-ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий трансформатор, общий отвод первичной обмотки которого подключен к первой входной клемме отвод низшей ступени регулирования первичной обмотки через реактивный элемент подсоединен к второй входной клемме, отвод высшей ступени регулирования первичной обмотки через диодный мост, зашунтированный по постоянному току ключом, также подсоединен к второй входной клемме, вторичная обмотка трансформатора подсоединена к выходным клеммам, а дополнительная обмотfica через выпрямитель подключена к входу широтно-импульсного модулятора с выходным транзистором, коммутирующий транзистор и четыре диода, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы выходного напряжения при одновременном уменьшении массообъемных показателей, каждый конец указанной дополнительной обмотки через диод, включенный в прямом направлении, соединен с одним из выводов переменного тока диодного моста и через другой диод, включенный встречно-последовательно с первым (Л диодом, подключен к базе упомянутого коммутирующего транзистора, последовательно соединенные выходной транS зистор широтно-импульсного модулятое ра., коммутирующий транзистор и выход выпрямителя, соединенного входом с дополнительной обмоткой трансформатора, подключены к входу управления СО ключа, а в качестве реактивного эле мента в цепи низшей ступени регулиросо вания включен конденсатор. 00 4