Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах энергопитания.

Известен стабилизатор постоянного напряжения, в котором стабилизация переменного напряжения осуществляется с помощью нелинейного резонансного регулятора, а нагрузка может быть подключена через выпрямитель 1.

Недостатком такого стабилизатора является то, что при наличии выпрямительной нагрузки он обладает низким КПД. Это объясняется тем, что выпрямитель на выходе устройства может быть выполнен только по мостовой двухполупериодной схеме на четырех диодах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стабилизатор постоянного напряжения, состоящий из входного трансформатора, выпрямителя на двух диодах со средней точкой и нелинейного резонансного контура, содержащего последовательно соединенные двухобмоточные входной дроссель и дроссель фильтра, последовательную цепь, состоящую из вспомогательного дросселя и встречно-параллельно включенных тиристоров с блоком управления, выходом соединенного с управляющими электродами тиристоров, а входом - с выходными клеммами 2.

Недостатком известного стабилизатора является сложность из-за того, что выполнение входного дросселя фильтра в виде строго симметричных . двухобмоточных дросселей технологически выполнить трудно. Разбаланс в индуктивных сопротивлениях каждой обмотки, который возникает из указанной несимметрии, вызывает появление постоянной составляющей тока, замыкающейся в контуре нелинейного резонансного регулятора, что приводит к неустойчивой работе. Недостатком является также и то, что при низком выходном напряжении требуется устанавливать конденсатор больщой емкости, что приводит к увеличению габаритов устройства в целом. Это объясняется тем, что для обеспечения заданной мощности на выходе устройства реактивная мощность должна соответствовать мощности нагрузки. Поэтому чем ниже напряжение на нагрузке и больше мощность нагрузки, тем больще должна быть реактивная мощность конденсатора, а следовательно, и больще величина емкости, от которой зависят масса и габариты устройства.

Цель изобретения - упрощение устройства и уменьщение массы и габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе- постоянного напряжения, содержащем входной дроссель, входной трансформатор, вторичная обмотка которого через двухполупериодный выпрямитель со средней точкой соединена с выходными выводами, две цепи, первая из которых включает последовательно соединенные дроссель и конденсатор, а вторая - последовательно соединенные дроссель и встречно-параллельно включенные тиристоры, управляющие входы тиристоров подключены к соответствующим выходам блока управления, состоящего из дифференциального усилителя, первый вход которого соединен с источНИКОМ опорного напряжения, второй вход через фильтр - с выходными выводами, а выход с первым входом компаратора, другой вход которого через последовательно соединенные выпрямитель и интегрирующую цепочку подключен к выходной обмотке согласующего трансформатора, входная обмотка которого подключена пара.олельно двум последовательным цепям, выход компаратора через усилитель мощности с трансформаторным выходом соединен с соответствующими выходами блока управления, входной трансформатор снабжен двумя дополнительными обмотками, каждая из которых одним из выводов включена последовательно и согласно с вторичной обмоткой, а к другим выводам подключены соответствующие выводы двух указанных цепей, первичная обмотка входного трансформатора через входной дроссель соединена с входными выводами питания.

На чертеже приведена блок-схема стабилизатора напряжения.

Стабилизатор напряжения содержит входной дроссель 1, последовательно соединенный с первичной обмоткой 2 входного трансформатора 3, вторичная обмотка которого соединена с диодами выпрямителя 4 и с соответствующими выводами двух дополнительных обмоток 5 и 6, другие выводы которых соединены с выводами последовательных цепей 7 и 8, соединенных параллельно, одна из которых состоит из последовательно соединенных дросселя фильтра 9 и конденсатора 10, а вторая из последовательно соединенных дросселя 11 и встречнопараллельно включенных тиристоров 12 и 13, управляющие электроды которых подключены к выходу блока 14 управления, состоящего из последовательно соединенных фильтра 15 и дифференциального усилителя 16 и последовательно соединенных согласующего трансформатора 17, первичная обмотка которого подключена к соответствующим точкам соединения последовательных параллельно соединенных цепей 7 и 8, через последовательно соединенные интегрирующую цепочку 18, выпрямитель 19, первый вход компаратора 20 и усилитель 21 мощности с трансформаторным выходом, с соответствующими управляющими электродами тиристоров 12 и 13, при этом первый вход дифференциального усилителя 16 подключен через фильтр 15 к выходу устройства, второй вход через резистивный делитель к опорному напряжению, а выход к второму входу компаратора 20.

Устройство работает следующим образом.

Переменное напряжение первичного источника через входной дроссель 1 поступает на первичную обмотку 2 входного трансформатора 3, на вторичной обмотке появляется переменное напряжение, соответствующее заданной величине постоянного напряжения на выходе стабилизатора. Амплитуда напряжения, подводимого симметрично относительно средней точки выходной обмотки трансформатора 3 к последовательным цепям 7 и 8 больше амплитуды напряжения, подводимого к выпрямителю 4. При этом чем больше количество витков дополнительных обмоток 5 и 6, тем больше амплитуда напряжения, подводимого к последовательным цепям 7 и 8. .Уровень амплитуды синусоидального напряжения, подводимого к последовательным цепям, зависит от фазы включения тиристоров 12 и 13 относительно моментов прохождения полуволн выходного напряжения через нулевое значение. Следовательно, и уровень напряжения, подводимого к выпрямителю 4, зависит также от фазы включения тиристоров 12 и 13. Фазы включения тиристоров 12 и 13 задаются .блоком 14 управления, который обеспечивает изменение напряжения на последовательных цепях 7 и 8 и выходе стабилизатора. Чем раньше включаются тиристоры, тем меньше напряжение на выходе стабилизатора и наоборот. При этом согласующий трансформатор 17 обеспечивает гальваническую развязку блока 14 управления от силовой -части устройства; выпрямитель 19, интегрирующая цепочка 18 и компаратор 20 обеспечивает синхронное включение тиристоров во время каждой второй полуволны синусоидального напряжения аа вторичной г обмотке входного трансформатора 3. Нестабильность выходного напряжения отслеживается дифференциальным усилителем 16, который через компаратор 20 и усилитель 21 мощности управляет фазой включения тиристоров 12 и 13, что приводит к стабилизации выходного напряжения. Фильтрующий дроссель 9 позволяет создать форму напряжения, подводимого к выпрямителю 4, необходимую для получения минимального коэффициента пульсации выпрямленного

5 напряжения. Входной дроссель 1 и две последовательные цепи 7 и 8 образуют нелинейный резонансный регулятор.

Ввиду того, что в устройстве входной дроссель 1 и дроссель 9 фильтра выполнены

0 однообмоточными, упрощается процесс изготовления их и устраняется возможность появления постоянной составляющей тока намагничивания входного трансформатора по сравнению с известным устройством. Кроме того, в предполагаемом устройстве напряжение на конденсаторе можно получить значительно выше, чем в известных. Величина этого напряжения определяется витками дополнительных обмоток, величина которых может быть выбрана достаточно

0 большой. Это дает положительный эффект при низком выходном напряжении, так как для обеспечения заданной мощности на выходе стабилизатора емкость конденсатора может быть уменьшена.

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий входной дроссель, входной трансформатор, вторичная обмотка которого через двухполупериодный выпрямитель со средней точкой соединена с выходными выводами, две цепи, первая из которых включает последовательно соединенные дроссель и конденсатор, а вторая - последовательно соединенные дроссель и встречно-параллельно включенные тиристоры, управляющие входы тиристоров подключены к соответствующим выходам блока управления, состоящего из дифференциального усилителя, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, а второй вход через фильтр - с выходными выводами, а выход с первым входом компаратора, другой вход которого через последовательно соединенные выпрямитель и интегрирующую цепочку подключен к выходкой обмотке согласующего трансформатора, входная обмотка которого подключена параллельно двум вышеуказанным цепям, выход компаратора через усилитель мощности с трансформаторным выходом соединен с соответствующими выходами блока управления, отличающийся тем, что, с целью упрощения и уменьщения массы и габаритов входной трансформатор снабжен двумя дополнительными обмотками, каждая (Л из которых одним из выводов включена последовательно и согласно с вторичной обмоткой, а к другим выводам подключены соответствующие выводы двух указанных цепей, первичная обмотка входного трансформатора через входной дроссель соединена с входными выводами. 01 ( СО ел