Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1987 года по МПК G05F1/44 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизаторам действующего значения переменного напряжения прямоугольной формы, предназначенным для питания нагрузок, требующих стабилизации действующего значения переменного напряжения (лампы накаливания, нагреватели, электромагнитные механизмы, электродвигатели и т.п.).

Цель изобретения - упрощение стабилизатора действующего значения переменного напряжения прямоугольной формы.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого стабилизатора.

Стабилизатор содержит транзисторный инвертор 1 с трансформаторным выходом, задающий генератор 2, источник 3 опорного напряжения, накопительный конденсатор 4, зарядный резистор 5, ключевой транзистор 6, управляющий вход которого образован резисторами 7 и 8, выпрямитель 9, дифференцирующую цепочку 10 и 11, ко.нденсатор 12 и первый 13 и второй 14 резисторы, операционный усилитель 15, входные выводы 16 и 17, делитель 18 обратной связи, третий резистор 19 и распределитель 20 импульсов. Вход последнего подключен к выходу операционного усилителя через стабилитрон 21 и ограничивающий резистор 22. Распределитель содержит щунтирующий резистор 23, транзистор 24, диоды 25 и 26, резистор 27, второй 28 и третий 29 выходы задающего генератора.

Стабилизатор работает следующим образом.

При изменении амплитуды входного напряжения длительность импульсов переменного напряжения должна изменяться обратно пропорционально квадрату ее амплитуды при стабилизации действующего значения переменного напряжения.

Сформировать обратную квадратичную зависимость длительности и амплитуды простыми аппаратурными средствами не представляется возможным ввиду сложности и низкой точности преобразователя.

В определенном конечном диапазоне изменения входного напряжения квадратичную гиперболу можно аппроксимировать отрезком экспоненты.

Из условия совпадения двух точек кри- и максимального приближения по длительности в диапазоне входного напряжения 26-32, В погрешность аппроксимации не превышает 1%. При расширении диапазона входного напряжения до 23-34 В погрешность аппроксимации не превышает 2% от действующего значения переменного выходного напряжения.

Стабилизацию действующего значения переменного напряжения осуществляют по следующему принципу.

В начале включают силовой ключ обеспечивая начало импульса выходного переменного напряжения, затем формируют напряжение, изменяющееся во времени по закону, близкому к квадратичной гиперболе, разряжая конденсатор на резистор, далее сравнивают текущее значение амплитуды

входного напряжения с изменяющимся напряжением на конденсаторе, и, наконец, отключают силовой ключ при совпадении сравниваемых напряжений.

Формирование длительности импуль,, сов переменного напряжения производят каждый полупериод, исключая тем самым появление постоянной составляющей напряжения преобразователя.

Формирование аппроксимирующей квадратичной гиперболы экспоненты произво5 дится при разряде конденсатора 12 на резистор 13 и последующим зарядом его путем кратковременного подключения к выходу источника 3 опорного напряжения, за- шунтированного накопительнь м конденсатором 4, емкость которого на порядок больше

0 емкости конденсатора 12.

Время включения транзистора 6 составляет 1/250-1/500 времени полупериода и определяется дифференцирующей цепочкой 10 и 11.

5 После выключения ключевого транзистора 6 от источника 3 конденсатор 12 разряжается через разрядный резистор 13 и резистор 14. При этом операционный усилитель 15 производит сравнение напряжений на конденсаторе 12 и входном делителе 18.

0 Если напряжение конденсатора 12 превосходит напряжение входного делителя 18, операционный усилитель 15 выдает сигнал, при котором транзистор 24 открыт, следовательно, открыт и один из транзисторов инвертора 1.

5 Когда входное напряжение имеет минимально допустимое значение, длительность открытого состояния транзистора преобразователя равна длительности управляю- ц;его импульса задающего генератора.

Если .амплитуда входного напряжения увеличивается, напряжение управляющего конденсатора 12, измняющееся по экспоненциальному закону, равно амплитуде на делителе входного напряжения раньше окон5 чания полупериода управляющего напряжения задающего генератора. Параметры экспоненты, начальная амплитуда напряжения и постоянная разряда подобраны так, что в рабочем диапазоне входного напряжения они аппроксимируют квадратичную гипер0 болу, обеспечивая тем самым стабилизацию действующего значения выходного переменного напряжения преобразователя 1. Стабилитрон 21 необходим для того, чтобы исключить включение транзистора 24 при высоком «нулевом уровне выход5 ного напряжения операционного усилителя 15.

Для повышения КПД двухтактный транзисторный преобразователь выполнен с форсирующими конденсаторами, которые обеспечивают снижение длительности фронтов переключения и установлены параллельно базовым резисторам.

Формула изобретения

1. Стабилизатор переменного напряже ния, содержащий транзисторный инвертор, с трансформаторным выходом, управляющие входы инвертора подключены к выходам распределителя импульсов, вход которого подключен к выходу операционного усилителя через последовательно соединенные стабилитрон и ограничивающий резистор, источник опорного напряжения, делитель обратной связи, резисторы, выпрямитель, задающий генератор, дифференцирующую цепочку и конденсатор, отличающийся тем, что, с целью упрощения при стабилизации действующего значения переменного напряжения прямоугольной формы, в него вводятся ключевой транзистор, накопительный конденсатор, зарядный резистор, причем вход дифференцирующей цепочки подключен к первому выходу задающего генератора, а ее выход - к входу выпрямителя, выход которого подключен к управ0

ляющему входу ключевого транзистора, выход источника опорного напряжения за- щунтирован накопительным конденсатором через зарядный резистор, силовые выводы ключевого транзистора и параллельно соединенные конденсатор и первый резистор подключены к одному входному выводу, общая точка соединения конденсатора н первого резистора через второй резистор соединена с первым входом операционного усилителя, второй вход которого через третий резистор соединен с выходом делителя обратной связи, вход которого подключен к входным выводам, входам источника опорного напряжения и инвертора.

2.- Стабилизатор по п. 1, отличающийся тем, что распределитель импульсов включает последовательно соединенные резистор и транзистор, к выходному выводу которого подключены одноименными выводами два диода, другие выводы которых через 0 противофазные второй и третий выходы задающего генератора подключены к выходам распределителя, управляющий вывод транзистора соединен с входом распределителя, а параллельно управляющим выводам транзистора включен щунтирующий резистор.

5

5

Изобретение относится к области регулирования электрических величин, а именно к стабилизаторам действующего значения переменного напряжения. Цель изобретения- упрощение при стабилизации действующего значения переменного напряжения. Цель достигается введением ключевого транзистора 6, накопительного конденсатора 4, зарядного резистора 5. В начале каждого такта работы задающего генератора 2 заряжается конденсатор 12, и открывается один из транзисторов инвертора 1. Напрялсение на конденсаторе 12 уменьщается по экспоненте и сравнивается усилителем 15 с входным напряжением инвертора, снимаемым с делителя 18. В момент сравнения выходное напряжение усилителя 15 закрывает транзистор 24, и открытый транзистор инвертора закрывается, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. S (Л со со со ел ел