Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока с плавным запуском Советский патент 1987 года по МПК G05F1/56 

моста 2 и LC-фильтр 3. Канал управления состоит из резисторного делителя 4 напряжения, блока 10 опорного напряжения, усилителя 11 сигнала рассогласования, генератора 6 пилообразного напряжения и широтно-им- пульсного модулятора в вице, релейного органа 8. Плавный запуск осуществляется с помощью интегратора 14, Подключенного выходной цепью к тому же входу релейного органа 8,

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного злектропитания электрорадиоаппаратуры, в частности мощных элементов индикации.

Целью изобретения является уменьшение времени переходного процесса при запуске с сохранением ограничения по перерегулированию.

На фиг,1 представлена принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения постоянного тока с плавным запуском; на фиг.2 - переходная характеристики стабилизатора о

Стабилизатор напряжения содержит силовой однофазный трансформатор 1, первая вторичная обмотка которого подключена к регулирующему элементу- диодно-тиристорному мосту 2, соединенному с LC-фильтром 3, Резисторный делитель 4 напряжения включен на выходе LC-фильтра 3 параллельно нагрузке 5, Вход генератора 6 ni-шообраз- ного напряжения соединен с выходом мостового выпрямителя 7, подключенного к второй вторичной обмотке силового однофазного трансформатора 1, а выход- к первому входу широтно- импульсного модулятора релейного элемента 8. Питание релейного элемента 8 осуществлено суммарным напряжением мостового выпрямителя 9 (с фильтром) , подключенного к третьей вторичной обмотке силового однофазного трансформатора 1, и диодно-тиристор-- ного моста 2. В состав устройства

что и усилитель 11. Генератор 14 выполнен управляемым. Управление производится выходным напряжением стабилизатора, воздействующим на полевой транзистор 18, входящий в состав интегратора 14. Непосредственно после включения стабилизатора постоянная времени интегратора 14 оказывается малой, а затем благодаря закрытию полевого транзистора 18 увеличивается. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

входят также блок 10 опорного напряжения, усилитель 11 сигнала рассогласования, инвертор 12, опорный элемент 13 и управляемый интегратор 14, Пос- (, ледний состоит из операционного усилителя 15 с интегрирующим конденсатором 16 в цепи обратной связи, зарядного резистора 17 и полевого транзистора 18. Канал сток-исток транзис- 0 тора 18 включен последовательно с зарядным резистором 17 в цепь связи инвертирующего входа операционного усилителя 15 с одним из выходов источника 19 двухполярного постоянно5 го напряжения, а канал шток-затвор является управляющим входом интегратора, подключенным к выходу резисторного делителя 4 напряжения. Неинвертирующий вход операционного уси0 лителя 15 соединен с шиной 20 нулевого потенциала. Выходная цепь Управляемого интегратора 14 (в частности, выход инвертора 12) и выход опорного элемента 13 подключены к второму

5 входу релейного элемента 8. Каждый из двух выходов релейного элемента 8 соединен с соответствующим управляющим входом диодно-тиристорного моста 2. Источник 19 вырабатывает два

0 питающих напряжения +Е и -Е, имеющих относительно шины 20 нулевого потенциала положительную и отрицательную полярности. Источник 19 имеет выводы 21 и 22.

5 Стабилизатор работает следующим образом.

В номинальном режиме стабилизации в усилителе 11 происходит сравнение сигнала обратной связи с выхода резисторного делителя 4 и опорного напряжения блока 10, а также усиление разностного сигнала. В релейном элементе 8 происходит сравнение пилообразного напряжения генератора 6 и напряжения на выходе усилителя 11. На выходах релейного элемента 8 формируются импульсы, управляющие тиристорами диодно-тиристор- ного моста 2.

Работа генератора 6 синхронизирована через мостовой выпрямитель 7 частотой питающей сети. Поэтому угол открывания тиристоров диодно-тирис- торного моста 2 и длительность импульсов зависят от-напряжения на выходе усилителя 11. Если величина напряжения на выходе усилителя 11 превышает величину пилообразного напряжения генератора 6, импульсы на выходах релейного элемента 8 отсутствуют и тиристоры диодно-тирис- торного моста 2 закрыты. Если напряжение на выходе усилителя 11 близкое к нулю, на выходах релейного элемента 8 присутствует постоянное напряжение и тиристоры диодно-тирис- торного моста 2 полностью открыты.

В номинальном режиме стабилизации напряжение на нагрузке 5 поддерживается стабилизированным за счет отрицательной обратной связи, осуществляемой через усилитель 11. Величина напряжения на нагрузке 5 определяется регулировкой сопротивления резисторного делителя 4 напряжения (изменением сопротивления регулируемого резистора, либо подбором сопротивлений обоих резисторов и опорным напряжением блока 10).

Через мостовой выпрямитель 9 питается цепь управления тиристорами диодно-тиристорного моста 2. Мостовой выпрямитель 9, диодно-тиристор- ный мост 2 и мостовой выпрямитель

7питаются от вторичных обмоток силового однофазного трансформатора 1

Источник 19 двухполярного напряжения питает генератор 6, релейный элемент 8, усилитель 11, блок 10, инвертор 12, опорный элемент 13 и интегратор 14.

При включении стабилизатора напряжение на выходе интегратора 14 близко-к нулевому потенциалу шины 20

8инверторе 12 происходит алгебраическое суммирование сигналов с выходов интегратора 14 и опорного элемента 13, а также усиление разностного сигнала. Поэтому в момент вклю

чения на выходе инвертора 12 устанавливается положительное напряжение, близкое по величине к напряжению +Е на соответствующем выходе источника 19 двухполярного напряжения. Это

напряжение по величине превышает амплитуду пилообразного напряжения генер атора 6. Поэтому импульсы на выходах релейного элемента 8 отсутствуют и тиристоры диодно-тиристорного моста 2 закрыты. По мере заряда конденсатора. 16 напряжение на выходе интегратора 14 увеличивается, что вызывает уменьшение положительного напряжения на выходе инвертора 12 и

появление импульсов на выходах релейного элемента 8. По мере заряда конденсатора 16 происходит уменьшение угла зажигания тиристоров диодно- тиристорного моста 2 и увеличение

напряжения на нагрузке 5.

Скорость нарастания напряжения на нагрузке 5 зависит, таким образом, от постоянной времени заряда tfg, интегрирующего конденсатора 16

,в (R,g+ R,T)-C,, ,

где R

18

5

R16

-сопротивление канала сток-исток полевого транзистора 18;

-сопротивление зарядного резистора 17;

-емкость конденсатора 16. Так как LC-фильтр 3 представляет

0 собой интегрирующее звено, сигнал отрицательной обратной связи поступает на усилитель 11 с задержкой, что предопределяет колебательный характер переходного процесса стаби45

лизатора.

В известных устройствах величина перерегулирования достигает 20-30% от номинального стабилизированного напряжения.

Для уменьшения величины перерегулирования в допустимых пределах необходимо уменьшить скорость нарастания напряжения на нагрузке 5, что достигается за счет увеличения постоянной времени заряда конденсатора 16. Наиболее простой способ уменьшения величины перерегулирования заключается в увеличении сопротивления зарядного резистора 17,

Однако при. этом увеличивается время переходного процесса tngp . При запуске стабилизатора необходимо снижать величину перерегулирования до допустимых пределов и максимально уменьшать время переходного процесса

С этой целью интегратор 14 выполнен управляемым, например,, с использованием полевого транзистора 18„ В начальный момент после включения ста билизатора напряжение между истоком и затвором полевого транзистора 18 равно нулю и сопротивление R д канала сток-исток полевого транзистора 18 минимальное. Скорость нарастания напряжения на нагрузке 5 при этом максимальная.

Потенциал инвертирующего входа операционного усилителя 15 близок к нелевому потенциалу шины 20, поэтому при увеличении напряжения на нагрузке 5 затвор полевого транзистора 18 становится положительнее его истока и сопротивление R,g увеличивается, Следовательно, постоянная времени заряда koндeнcaтopa 16 возрастает и скорость нарастания напряжения на нагрузке 5 уменьшается,

Подбирая сопротивление R,, зарядного резистора 17, можно получить переходную характеристику (t) практически без перерегулирования (фиг.2), одновременно уменьшив время переходного процесса (по сравнению с переходной характеристикой, подучаемой при подборе сопротивления резистора интегрирующей цепи в схеме интегратора известных устройств).

Формула изобретения

1.Импульсньй стабилизатор напряжения постоянного тока с плавным

запуском, содержащий регулирующий элемент, входная цепь которого соединена с выводами для подключения первичной питающей сети, а выход

через LC-фипьтр - с выводами для подключения нагрузки и входом делителя напряжения, усилитель сигнала рассогласования, входы которого подключены к выходам делителя напряжения и блока опорного напряжения широтно-импульсньш модулятор, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно генератора пилообразного напряжения и усилителя сигнала рассогласования, а выход- с управляющим входом регулирующего элемента, интегратор, выходная цепь которого подключена к второму входу широтно-импульсного модулятора, о тличающийся тем, что, с целью уменьшения времени переходного процесса при запуске с сохранением ограничения по перерегулированию интегратор выполнен управляемым, причем его управляюгдий вход соединен с выходом делителя напряжения,

2. Стабилизатор по п.

отличающийся тем, что управляемый инте1: ратор включает в себя операционный усилитель5 неинвертирующий

вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, интегрируюшт й конденсатор, включенный между выходом и инвертирующим входом операционного

усилителя, полевой транзистор, канал сток-исток которого включен последо-- вательно с зарядным резистором в цепь связи инвертирующего входа операционного усилителя с выходом источника

постоянного напряжения, а канал исток-затвор является управляюЕцим входом интегратора.

Фиг. г

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания электро- радиоаппаратуры. Цель изобретения - .уменьшение времени переходного процесса при запуске с сохранением ограничения по перерегулированию. Силовой канал стабилизатора имеет трансформатор 1, регулирующий элемент в виде диодно-тиристорного СеС

Редактор О,Головач

Составитель Л.Морозов

Техред И.Попович Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5119/46Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4