Стабилизированный источник постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания различных радиотехнических устройств. Цель изобретения - повышение КОД при одновременном снижении массы и габаритов. На чертеже представлена блок-схе ма предлагаемого стабилизированного источника постоянного напряжения. Источник содержит задающий генератор 1, N преобразовательных ячеек 2.1 - 2.N, каждая из которых состоит из преобразователя с узлом 3 запуска, ключа 4, трансформатора 5 выходной 6 и дополнительной 7 обмот ками, выпрямитель 8,,линейный стаби затор 9, датчик 10 нижнего уровня, датчик 11 верхнего уровня 1 1 и К/2 версивных счетчиков 12. Реверсивные счетчики включены по следовательно один с другим, счетны вход первого счетчика соединен с вы ходом задающего генератора 1. Напра ление счета счетчиков определяется датчиками 10 и 11, выходы которых подключены к определяющим направление счета входам упомянутых счетчиков, а входы - параллельно регулиру щему элементу стабилизатора 9. Выход счетчиков соединены с входами узлов 3 запуска преобразователей и входам ключей 4 соответствующих преобразов тельных ячеек. Ключи 4 шунтируют до полни ельные обмотки 7 трансформаторов преобразовательных ячеек. Выходные обмотки 6 трансформаторов преобразовательных ячеек 2 включены последовательно меясду собой и нагру жены на выпрямитель 8, который одним выходом подключен по входному выводу, а другим - через линейный стабилизатор 9 к выходному выводу устройства. Напряжения на выходных обмотках 6 трансформаторов преобразователей относятся между собой как 1 2-4 Iv.H.... Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения сети, оно складываясь с выпрямленным напряжением преобразовательных ячеек .2, поступает на вход линейного стабили затора 9 (Ujjx - Последний понижает его напряжение до величины Ugy,(. Пр этом на регулирующем элементе ста162билизатора падает напряжение U и.ых. При ди, меньшем напряжения нижнего уровня определяемого датчиком 10,на выходе последнего появляется напряжение, которое поступает на входы датчиков 12, определяющие прямое направление счета, при напряжении &U, большем напряжения верхнего уровня , определяемого датчиком 11, на выходе последнего появляется напряжение, поступающее на входы счетчиков 12, определяющие обратйое направл.ние счета. Если напряжение fcU лежит в пределах Uaepx , на выходах датчиков 10 и 11 напряжение равно нулю и состояние счетчиков остается неизменным. . При наличии логического О на выходе реверсивного счетчика, а следовательно, и на входе узла запуска преОбразователя соответствующей преобразовательной ячейки напряжение на выходе ячейки равно нулю (ячейка не работает. При этом ключ, шунтирующлк дополнительную обмотку трансформатора данной ячейки, находится в открытом состоянии, благодаря чему исключается падение напряжения на выходной обмотке трансформатора данной ячейки при прохождении через обмотку переменного тока от работающих ячеек. При наличии логической 1 на выходе счетчика боответствующая преобразовательная ячейка запускается, а соответствующий ключ размыкается и не влияет на работу ячейки. Состояния на выходах счетчиков 12 при прямом или обратном счете, величины напряжений на выходе выпрямителя 8 и зависимость иgjj, выпрямителя 8 от состояния счетчика 12 приведены в таблице. Число ячеек равно 2. Напряжения „о к 2 напряжения на выходах ячеек 2.1 и 2.2 соответственно. Из таблицы видно, что напряжение на выходе, линейного стабилизатора изменяется от напряжения до Ug + 3 . При минимальном напряжении сети напряжение на выходе линейного стабилизатора равно U(. д,ц + + 3 uUnft , при максимальном - U. На определенном такте напряжение на выходе линейного стабилизатора попадает в зону, когда

е.х Llfbbix eepx Напряжение на выхоДах датчиков станет равным нулю, состояние счетчиков перестанет изменяться.

Рассмотрим установившийся режим, когда перепад напряжения между входом и выходом лежит в зоне молчания счетчиков (между U,,, и Ugg) .

Пусть напряжение сети возросло. При определенном приращении напряжения сети напряжение на регулирующем элементе линейного стабилизатора превышает Ицерх на выходе датчика 11 появляется 1 счетчик начинает считать в обратном направлении. Напряжение на выходе выпрямителя 8 начинает уменьшаться последовательи 3uU,

но на величины &Uf,p, 2 Л U р.

до тех пор, пока напряжениена регулирующем элементе линейного стабилизатора не возвратится в зону молчания счетчиков. Аналогичные процессы происходят при уменьшении напряжения сети, только при этом счетчик считает в прямом направлении

и напряжение на выходе выпрямителя 9 увеличивается.

Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы зона молчания счетчиков ,, была несколько больше . Напряжение U. выбрано равным 1 ,3 1,5 U. Напряжение Ugepjj берется равным

1 .кс yc M|iijL .

10

и

Чтобы uUpp оставалось постоянным во всем диапазоне изменений 0 преобразовательная ячейка запитыва15 ется с выхода линейного стабилизатора.

Таким образом, введение цифровой схемы для включения преобразовательных ячеек по двоичному коду позволяет при равном количестве ячеек в предлагаемом и известном устройствах и повысить КПД и снизить массу и габариты за счет исключения силовых диодов из преобразовательных ячеек 25 и уменьшения размеров радиатора.

СТАБШШЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий линейный стабилизатор, датчики верхнего и нижнего уровней напряжения, выпрямитель, один из выходов которого подключен к входному выво-ду источника, а второй через линейный стабилизатор - к выходному выводу, задающий генератор и N преобразовательных ячеек, каждая из которых состоит из инвертора с узлом запуска и выходкого трансформатора, имеющего выходную обмотку и дополнительную обмотку, зашунтированную ключом, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД при одновременном снижении массы и габаритов, в него введены N/2 последовательно включенных -реверсивных счетчиков, где N 2,4,6..., при этом выходы счетчиков подключены к узлам запуска инверторов соответствующих преобразовательных ячеек и к входам соответствующих ключей, счетный вход первого счетчика соединен с выходом задающего генератора, выходы датчиков верхнего и нижнего уровней подключены к определякнцим направление (/) счета входам реверсивных счетчиков, входы датчиков подключены параллельно регулируияцему элементу линейного стабилизатора, а выходные обмотки трансформаторов преобразовательных ячеек соединены последовательно между собой и подключены к входу выпрямителя .

4 3

О О

2

1

1

1

о ли

р

о ли

пр