Параметрический стабилизатор напряжения Советский патент 1987 года по МПК G05F1/14 

113

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в качестве стабилизированного источника вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, вьиисли- тельной техники и устройств автоматики .,

Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение КПД и уменьшение массы и габаритов.

На чертеже изображена схема пара-метрического стабилизатора напряжения.

Параметрический стабилизатор напряжения состоит из трансформатора 1;, регулирующего элемента 2, узла 3 управления, вьшрямительного моста 4 и сглаживающего фильтра 5. Трансформатор 1 содержит магнитопровод, состоящий из двух С-образных частей 6 и 7, развернутых относительно друг друга под углом 90 в плоскости сопряжения, первичную обмотку 8, размещенную на половинке 6 магнитопрово- да, управляющую обмотку 9, размещенную на половинке 7 магнитопровода так, что ее ось ортогональна оси первичной обмотки 8. К выводам обмотки 9 подсоединен конденсатор 10, об- разующий с ней .резонансный контур. .На половинке 7 магнитопровода со- ociio обмотке 9 размещена вторичная обмотка 11, к которой через выпрямитель 4 и сглаживающий фильтр 5 подсоединен вход узла 3 управления и подключается нагрузка. Выпрямитель 4 может быть выполнен по одной из известных cxeMj например по однофазной мостовой, а сглаживающий фильтр 5, например, может быть индуктивно-емкостным, включенным по Г-образной схеме,, Узел управления в общем случае представляет схему сравнения, содержащую источник опорного напряжения и усилитель постоянного тока. Выход устройства управления соединен с входом регулирующего элемента 2, подключенного параллельно обмотКе 9 и конденсатору 10 и выполненного в виде выпрямительного моста 12 с транзистором 13 в диагонали. Входом регулирующего элемента служит база транзистора 13.

Стабилизатор работает следующим об образом.

При подаче на вход первичной об-- мотки 8 переменного напряжения от питающей сети осуществляется накачка энергии в резонансньй контур, сос

42

тоящий из управляющей обмотки 9 и конденсатора 10.и настроенный на частоту питающей сети В результате стабильности амплитуды установившихся колебаний в резонансном контуре напряжение на обмотке 9 и конденсаторе 10 не зависит от колебаний напряжения питающей сети н рабочем диапазоне, поддерживается стабильным и путем индуктивной связи передается на вторичную обмотку 11 Так как между первичной обмоткой 8 и обмоткой 9, размещенными ортогонально, практически отсутствует индуктивная связь, то переходные процессы, выбросы и провалы входного напряжения, помехи из первичной сети питания не проникают в обмотку управляемой индуктивностиj

а в результате наличия резонансного контура напряжение на этой обмотке имеет синусоидальную форму с малым коэффициентом нелинейных искажений при значительных изменениях формы

питающего напряжения на первичной обмотке. В силу отсутствия индуктивной связи между первичной обмоткой и обмоткой управляемой индуктивности ослабление помех осуществляется и В

обратном направлении - с выхода стабилизатора в питающую сеть. При перегрузках по току или корогких замыканий на выходе стабилизатора происходит срыв колебаний в резонанс.ном напряжение ла нем, а соответственно и на вторичной обметке, понижается вплоть до нуля, вызывая снижение тока в первичной обмотке, что является защитным свойством стабилизатора от перегрузок по току. При этом стабилизатор не требует отключения от питающей сети, а после устранения причин перегрузки на его выходе автоматически восстанавливается стабильное напряжение, Стабильное напряжение с вторнчгюй обмотки через выпрямитель 4 и сглаживающий фильтр 5 поступает на нагрузку и регулирую- ац1Й элемент 2„ При отклонении выходкого напряжения ста.билизатора от установленного значения в результате изменения тока нагрузки или влияния ки ого дестабилизирующего фактора узел 3 управления изменяет динамическое сопротивление регул.ируюш.его элемента 2, подключенЕого параллельно резонансному контуру, изменяя тем самым сопротивление всего контура, а следовательно, и уровень амплитуды

установившихся колебаний на его элементах, в том числе и на обмотке 9 до значения, обеспечивающего на выходе стабилизатора необходимое первоначальное напряжение.

В качестве динамического сопротивления регулирующего элемента использован выпрямительный мост 12 с транзистором 13 в диагонали. Так как

транзистор включен в диагональ выпря-tO ной магнитопровод параметрического,

II

мительного моста, к его выводам коллектор-эмиттер приложено одномерное напряжение и ток через него протекает в одном направлении, независимо ioT направления тока во внешней цепи, а именно в резонансном контуре. Например, при возрастании выходного на- |пряжения стабилизатора сигнал, пос- 1тупающий с узла управления на базу транзистора 13, также возрастает, вызывая увеличение его коллекторного тока, который через выпрямительньш мост 12 ответвляется из резонансного контура, что приводит к снижению входного сопротивления последнего и уменьшению напряжения на его элементах, в том числе и на обмотке 9, а следовательно, и на выходе стабилизатора, и наоборот, при снижении выходного напряжения коллекторный ток транзистора уменьшается, сопротивление резонансного контура увеличивается, напряжение на обмотке управляемой индуктивности и на выходе стабилизатора возрастает до установленного уровня и тем самым поддерживается стабильным.

15

трансформатор позволяет исключить д полнительный магнитопровод и регули рующую обмотку, элементы их крепления, потери мощности в них и в осно ном магнитопроводе от магнитного по ток, создаваемого регулирующей обмоткой, равномерно распределить обмотку управляемой индуктивности и вторичную обмотку на обоих кернах половинки основного магнитопровода. В результате этого значительно упро щается конструкция параметрического стабилизатора, уменьшаются его масс и габариты, на 10-15% снижается рас 5 ход ферромагнитного материала и обм точных проводов, на 5-10% повышаетс его КПД.

20

30

Формула изо б р е т е н и

Параметрический стабилизатор нап ряжения, содержащий трансформатор с первичной, вторичной и управляюще обмотками, магнитопровод трансформа 35 тора выполнен из двух С-образных ча тей, развернутых относительно друг друга в плоскости сопряжения под уг

Для снижения мощности потерь на транзисторе 13 в его коллекторную : цепь может бьп-ь включен ограничительный резистор 14, на котором рассеивается часть мощности регулирующего элемента 2.

При необходимости стабилизации нескольких выходных напряжений в стабилизаторе выполняется несколько вторичных обмоток, располагаемых на половинке 7 магнитопровода, аналогично обмотке 11, при этом вход устрой- 50 управления размещена на второй С-об- ства управления предпочтительнее под- разной части магнитопровода, причем ключать к тому выходному каналу, в котором требуется наилучшая стабилизация напряжения.

Использование в параметрическом 55 стабилизаторе напряжения регулирующеконденсатор подключен параллельно управляющей обмотке и образует с ней резонансный контур, а регулирующий элемент выполнен на выпрямительном мосте с транзистором в его диагонали

ВНИИПИ Заказ 5119/46

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

го элемента, выполненного в виде выпрямительного моста с транзистором в диагонали и включаемого параллельно резонансному контуру параметрического трансформатора по сравнению со стабилизатором с регулирующим элементом, выполненным в виде дополнительного магнитопровода с регулирующей обмоткой, устанавливаемого на основ5

трансформатор позволяет исключить дополнительный магнитопровод и регулирующую обмотку, элементы их крепления, потери мощности в них и в основном магнитопроводе от магнитного по- ток, создаваемого регулирующей обмоткой, равномерно распределить об, мотку управляемой индуктивности и вторичную обмотку на обоих кернах половинки основного магнитопровода. В результате этого значительно упрощается конструкция параметрического стабилизатора, уменьшаются его масса и габариты, на 10-15% снижается рас- 5 ход ферромагнитного материала и обмоточных проводов, на 5-10% повышается его КПД.

0

30

Формула изо б р е т е н и я

0

5

Параметрический стабилизатор напряжения, содержащий трансформатор с первичной, вторичной и управляющей обмотками, магнитопровод трансформа- 5 тора выполнен из двух С-образных частей, развернутых относительно друг друга в плоскости сопряжения под угп/ °

лом 90 , на первой из частей размещена первичная обмотка, соединенная с входными выводами, а на второй - по крайней мере одна вторичная обмотка, связанная с выходными выводами, конденсатор и узел управления, вход которого подключен к выходным вьшодам, а выход через регулирующий элемент - к управляющей обмотке, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения КПД и уменьшения массы и габаритов, обмотка

управления размещена на второй С-об- разной части магнитопровода, причем

конденсатор подключен параллельно управляющей обмотке и образует с ней резонансный контур, а регулирующий элемент выполнен на выпрямительном мосте с транзистором в его диагонали.

Тираж 862

Подписное

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппара1 туры. Целью изобретения является упрощение конструкции, повьнпение КПД и уменьшение массы и габаритов. Поставленная цель достигается за счет, того, что регулируюпщй элемент 2 подключается параллельно резонансному контуру 9 и 10. Это позволяет исключить дополнительный магнитопровод и элементы их крепления. При этом управляющую обмотку 9 размещают на той же С-образной части 7 магнитопровода, где размещена вторичная обмотка 11, 1 ип. i ел со о 4 Чозрузна