Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК G05F1/56 

Г

Uc

S.1

L

О1

алмс.

3.

Изобретение относится к электротехнике н может быть использовано, например, при разработке вторичных источников электропитания.

Целью изобретения является повышение КПД стабилизатора постоянного i aпpяжeния. v

На фиг,1 приведена схема стабилизатора постоянного напряжения} на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу, на фиг.З и 4 - вариант выполнения регулирующего элемента j на фиг.З - вариант выполнения блока управления, на фиг. 6 - временная диаграмма, поясняющая работу блока управления.

Устройство состоит из трансформатора, выполненного на трехстержневом магнитопроводе 1, на первом крайнем стержне которого расположены первичная обмотка 2, подключенная к сетевым зажимам, первая секция 3.1 основной выходной обмотки и вспомогательная выходная обмотка 4. На втором крайнем стержне расположены вторая секция 3.2 основной выходной о бмотки и регулирующая обмотка 5. Секции 3.2 и 3.1 основной выходной обмотки соединены последовательно и через первый выпрямитель-фильтр 6 подключены к выходным зажимам устройства.- Вспомогательная выходная обмотка 4 через второй выпрямитель-фильтр 7 и регулирующий элемент 8 подключена к регу- лирукяцей обмотке. Управляющий вход регулирующего элемента соединен с выходом узла 9 управления, которьй своими входами подключен к выходным зажимам устройства.

Устройство работает следующим об разом.

Напряжение сети подается на первичную обмотку.2 трансформатора. В результате на первом крайнем стержне создается магнитный поток, уравновешивающий сетевое напряжение. Этот поток наводит на обмотках 3 и 4 напряжение, определяемое коэффициентом трансформации.

Переменное напряжение, снимаемое с обмотки 4, преобразуется с помощью второго выпрямителя-фильтра 7 в постоянное напряжение и поступает на регулирующий элемент 8. С помощью регулирующего элемента 8 постоянное напряжение преобразуется в переменное определенной формы и амплитуды и подается на обмотку 5, создавая

s

0

при этом на втором крайнем стержне второй магнитный поток. В рез ульта- те на обмотке 3.2 второй секции основной выходной обмоткой наводится напряжение, определяемое коэффициентом трансформации обмоток 5 и 3.2. Суммарное напряжение с обмоток 3.1 и 3.2 с помощью первого выпрямителя- фильтра 6 преобразуется в постоянное напряжение, которое, подается на выходные зажимы устройства.

Магнитные потоки, создаваемые в крайних стержнях трансформатора, замыкаются через средний стержень, на , котором нет обмоток. С выходных зажимов устройства напряжение подается на узел 9 управления, где это напряжение сравнивается с опорным напряжением и вырабатывается разностный сигнал управления, который, воздействуя на управляющий вход регулирующего элемента, изменяет параметры его выходного напряжения таким обра- 5 зом, что напряжение на выходе устройства остается неизменным.

Работа устройства поясняется с помощью диаграмм, приведенных на фиг.2 Для случая импульсного управления ключами регулирующего элемента, где . прыняты следующие обозначения:

сетевое напряжение, подаваемое на устройствоJ напряжение на обмотке 3.1{ постоянное напряжение на выходе выпрямителя-фильтра 7j

напряжение на обмотке 3.2, сформированное с помощью регулирующего элемента 8 через обмотку 5; суммарное напряжение на основной выходной обмотке, подаваемое на вход выпрямителя-фильтра 6 - напряжение на выходе выпрямителя первого выпрямителя-фильтра 6; напряжение на выходе устройства.

На фиг.2 видно, что изменяя ширину или а1.1плитуду импульсов на выходе регулирующего элемента, можно тем самым менять среднее значение напряжения на выходе выпрямителя первого выпрямителя-фильтра, а следовательно, и на выходе устройства. На основе этого принципа с помощью обратной связи через блок управления органи0

5

0

5

0

5

и

3.f

и

3.1

и

и,

и

3, 1- ЭЛ

выи

зуется такое воздействие на регулирующий элемент, при котором напряжение на выходе остается неизменным в пре- :делах заданной точности.

Напряжение на выходе регулирующего элемента формируется в области моментов перехода сетевого напряжения через нулевой уровень, благодаря чему заполняются паузы в выпрямленном напряжении и снижаются пульсации в этом напряжении. Выбором закона управления ключами регулирующего элемента можно получить на выходе выпрямителя напряжение с очень малыми пульсациями.

Один из вариантов выполнения регулирующего элемента, который позволяет производить регулирование длительности импульсов напряжения на обмотке 5, приведен на фиг.З. Здесь на интервалах с,, (см. фиг.2) замыкаются ключи 8, 8, а на интервалах t, Cj - ключи 8 2, 8j. В остальные моменты времени для обеспечения нулевого напряжения U j на обмотке 5 замыкается пара ключей 8 , 8 (или 83, 8). В результате на обмотке 3.1 напряжение также практически равно О и потери возникающие при протекании .тока нагрузки через обмотку 3.2, определятся только омическим сопротивлением меди этой обмотки. Замыкание и размыкание ключей производится блоком управления. В регулирующем элементе по фиг.З при пропускании тока через обмотку 5 всегда включены одновременно два ключа.

Другой вариант исполнения регулирующего элемента с импульсным управлением, в котором ток регулирующей обмотки проходит только через один йлюч, приведен на фиг.4. Здесь регулирующая обмотка состоит из двух одинаковых секций 5.1 и 5.2, причем на интервалах t,, с замкнут ключ 8у и ток пропускается через секцию 5.1, а на интервалах t, замкну ключ 8 и ток пропускается через секцию 5.2. В остальное время для обеспечения нулевого напряжения на обмотке 3.2 замкнут ключ 8.

Возможны другие варианты выполнения регулирующего элемента.

Блок управления при импульсном управлеции регулирующим элементом (фиг.З) состоит из сравнивающего уст ройства 10, интегратора 11, суммато0

5

0

ра 12, .компараторов 13 и 14, инвертора 15, логических элементов. И 16 и 17. На входы сравнивающего устройства 10 подаются сигналы напряжения нагрузки и первого опорного напряжения, определяющие уровень стабилизации выходного напряжения. Разностный сигнал после интегрирования корректируется с помощью сумматора 12 вторым опорным напряжением, которое определяет номинальную длительность управляющих импульсов. С выхода сумматора 12 управляющий сигнал подается на компаратор 13, на другой вход которого подается сигнал выпрямленного сетевого напряжения. Таким образом, на выходе компаратора 13 образуется последовательность импульсов , формируемых в области момента перехода сетевого напряжения через нулевой уровень, которые подаются на первые входы элементов И 16 и 17. На вторые входы этих элементов подаются прямой и инвертированньй импульсные сигналы, формируемые из сетевого сигнала с помощью компаратора 14. На выходах элементов И 16 и 17 образуются две последовательности управляющих импульсов, изменяемых по длительности, причем с выхода элемента

15импульсы подаются на одну пару ключей Bj, 8, а с выхода элемента

16- на другую:пару ключей 8, 8 ре- с гулирующего элемента по фиг.З (соответственно на ключ 8 и 8j для регулирующего элемента по фиг.4). Управление ключами 8з, 8 (ключом 83 по фиг.4) для замыкания регулирующей обмотки осуществляется с помощью импульсного сигнала, который получается инвертированием сигнала с выхода компаратора 17.

5

0

0

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий силовой трансформа тор, первичная обмотка которого подключена к сетевым зажимам, первый вьшрямитель-фильтр, присоединенный входами к основной выходной обмотке, второй выпрямитель-фильтр, присоединенный входами к вспомогательной выходной обмотке, регулирующий элемент, входы которого соединены с выходами второго выпрямителя-фильтра, узел, управления, подключенный входами к выходным зажимам устройства, выход

.фие.г

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания. Целью изобретения является повышение КПД. Входное переменное напряжение подается на первичную обмотку 2 силового трансформатора 1, намотанную на одном крайнем стержне трехстерж- невого магнитопровода. Выходная обг мотка трансформатора 1 выполнена на двух последовательно включенных секциях 3.1 и 3.2. Причем первая секция намотана на первом, а вторая - на втором крайнем стержнях трансформатора 1. На первом крайнем стержне также намотана вспомогательная обмотка 4, а на втором крайнем стержне намотана регулирующая обмотка 5. Сумма выходных напряжений обмоток 3.1 и 3.2 выпрямляется и фильтруется выпрямителем-фильтром 6. Это напряжение поступает на вход блока управления 9, управляющего работой регулирующего элемента 8. На интервале, когда сигнал с выхода блока управления 9 отсутствует,регулирующий элемент 8 закорачивает регулирующую обмотку 5. Напряжение на секции обмотки 3.2 при этом равно нулю. При отпирании регулирующего элемента 8 напряжение вспомогательной обмотки 4 выпрямляется и сглаженное выпрямителем-фильтром 7 подключается к регулирующей обмотке 5. К входу выпрямителя-фильтра 6 прикладывается усилие напряжений, наводимых на секциях 3.1 и 3.2 выходной обмотки трансформатора 1. 6 ил. г (Л

Uynp

- Uttti