Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1988 года по МПК G05F1/44 

(21)4182691/24-07

(22)16.01.87

(46) 15.08.88. Бюл. № 30

(71)Научно-исследовательский,про- ектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники

(72)В.Н.Филатов

(53)621.316.722.1 (088.8)

(56)Авторское свиде.тельство СССР № 532853, кл. G 05 F 1/44, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 792233, кл. G 05 F 1/44, 1978.

(54)СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

(57)Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизаторам переменного напряжения, и может быть использовано для питания различных радиоэлектронных устройств. Цель изобретения - упрощение, снижение установленной мощности и улучшение массогабаритных показателей.Напряжение на нагрузке 10 является алгебраической суммой двух напряжений: напряжения сети и напряжения, снимаемого со вторичной обмотки вольтодо- бавочного трансформатора 1. Интегрирующий фильтр, образованный дросселем 4 и конденсаторами 5,6, обеспечивает сглаживание высокочастотных пульсаций выходного напряжения. Блок управления 9 воздействует на управляющие входы двухтактного реверсивного усилителя, выполненного на высокочастотных ключах 2,3 так, что выходное напряжение поддерживается на заданном уровне. Изменяя скважность импульсов управления, можно в широких пределах регулировать напряжение вторичной обмотки трансформатора 1« Питание двухтактного реверсивного усилителя осуществляется от двухполу- периодного выпрямителя, выполненного на диодах 7,8 и конденсаторах 5,6. 2 ил.

О

QD СП

сд

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизаторам переменного напряжения, и может быть использовано для питания различных радиоэлектронных устройств.

Цель изобретения - упрощен1 рснижение установленной мощности и улучшение массогабаритных показателейо

На фиг.-1 приведена принципиаль- ная схема предлагаемого стабилизатора; на фиг,2 - диаграммы напряжений, характеризующие его работу.

Стабилизатор содержит вольтодоба- вочный трансформатор 1 высокочастот- ные ключи - транзисторы 2 и За дроссель 4, конденсаторы 5 и 6, диоды 7 и 8 высокочастотный блок 9 управления и работает на нагрузку 10,

Вторичная обмотка вольтодобавоч- ного трансформатора 1 включена последовательно с дросселем 4 интегрирующего LC-фильтра между входной и выходной клеммами стабилизатора. Первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора 1 шунтирована двумя встречно-последовательно соединенными высокочастотными ключами - транзисторами 2 и 3 и образует вместе с ними, регулируемый элемент - двyxтaкt ный реверсивный усилитель, подключенный управляющими входами - базами . транзисторов 2 и 3 к выходу блока 9 управления, а питаюпщми вьшодами,образованными средней точкой первичной обмотки трансформатора 1 и общей точкой соединения транзисторов 2 и 3, подключен к выходу двухполупериодно- го выпрямителя, выполненного в виде двух встречно-последовательно соеди- ненных диодов и 8, шунтированных цепочкой из двух последовательно соединенных конденсаторов 5 и 6, котора одновременно является емкостным зве- ном интегрирующего LC- фильтрао Вход двухполупериодного выпрямителя и вхо блока 9 управления подключены к выходным клеммам, к которым подключена нагрузка 10. Вольтодрбавочный трансформатор и двухтактный реверсив ный усилитель представляет собой регулирующий орган

Стабилизатор работает следующим образом.

При подаче на вход стабилизатора сетевого напряжения оно складывается с высокочастотньм, смодулированным по синусоиде высокочастотным наг ряжеиием, формируемьП регулирующим

0 5 o Q д д

,

элементом на вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора 1.

Регулирование скважности высокочастотной вольтодобавки обеспечивает регулирование величины и знака первой по сети гармоники вольтодобавочного напряжения, эа счет которой и обеспечивается стабилизация выходного напряжения на заданном уровне, А остальные высокочастотные гармоники выделяются в интегрирующем LC-фильтре 4,5,6о

Допустим сетевое напряжение равно максимально допустимому отклонению УС Vp д,йкс (фиГо2а). Блок 9 управления вместе с регулирующим органом 1,2,3 обеспечивает поддержание выходного напряжения стабилизатора на требуемом уровне Vjp , Для этого выходное напряжение делится емкостным делителем, образованным последовательно соединенными конденсаторами 5 и 6, пополам и вьтрямляется поочередно диодами 7 и 8, На питающие вьшоды двухтактного реверсивного усилителя 2, 3 подается выпрямленное выходное напряжение (фиг,2б)-.

Поочередное включение транзисторов 2 и 3 обеспечивает реверсивное формирование положительных импульсов на одной из первичных полуобмоток и отрицательных импульсов на второй первичной полуобмотке вольтодобавочного трансформатора 1 , модулирован- ных по огибающим двухполупериодного выпрямленного питающего напряжения (фиг,26).

При неизменной частоте импульсов управления транзисторами 2 и 3, например, в 10-20 кГц, регулируется их относительный фазовый сдвиг от О до 180 эл,град частоты управления При сдвиге, близком к 90 , скважность импульсов, формируемых на обоих пер- вичньк полуобмотках вольтодобавочного трансформатора 1, равна и первая гармоника по сети суммарного результирующего напряжения на вторичной обмотке трансформатора равна Оо

При возрастании сетевого напряжения YC относительный фазовый сдвиг управляющих импульсов транзистора 3 смещается в диапазоне О Lf i 90 зл, град и на вторичной обмотке трансформатора I формируется вольтовычитающая по первой гармонике добавка напряжения, обеспечивающая понижение сетевого напряжения и

поддержание выходного напряжения на требуемом уровне (фиг.2а).

При понижении сетевого напряжения YC относительный фазовый сдвиг управляющих импульсов транзистора 3 смещается в диапазоне 90 W 180 эл.град и на вторичной обмотке трансформатора 1 формируется по первой гармонике сетевого напряжения положительная вольтодобавка, обеспечивающая повышение сетевого напряжения и поддержание выходного напряжения стабилизатора на заданном уровне.

Блок 9 управления обеспечивает формирование высокочастотных управляющих импульсов и подачу их на управляющие входы транзисторов 2 и 3 с относительным фазовым сдвигом, регулируемым с помощью обратной связи блока 9 управления с выходным напряжением.

Блок 9 управления стабилизатором может иметь различную структуру исполнения, включающую в себя узел сравнения выходного напряжения с опорным - заданным, узел формирования управляющего напря кения, узел формирования фазного сдвига, т.е. аналогично блокам управления известных стабилизаторов.

Особенностью предлагаемого изобретения является использование не одного,, а двух последовательно соединенных конденсаторов интегрирующего LC-фильтра одновременно и в качестве емкостного делителя напряжения, и в качестве двух плечей двухполупериод- ного однофазного выпрямителя, питающего двухтактный реверсивный усилитель стабилизатора.

Применение предлагаемого решения позволяет снизить напряжение питания двухтактного реверсивного усилителя в два раза без применения силового согласующего трансформатора и ис- пользовать вместо четырех только два диода,

Отсутствие силового трансформатора на 50 Гц, а также двух диодов обеспечивает практически снижение массогабаритных показателей стабилизатора примерно в 1,5-2 раза, пос5

колЪку вольтодобавочный трансформатор рассчитан на работу на высокой частоте.

Выполнение емкостного звена интегрирующего LC-фильтра в виде двух последовательно соединенных конденсаторов не приводит к увеличению их установленной мощности, а наличие са- 0 мих кондесаторов обеспечивает устойчивую работу стабилизатора практически на любую нагрузку.

Формула изобретения

Стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий орган, вьтолненный в виде вольтодобавочно- го трансформатора, вторичная обмотка которого подключена одним вьгоодом к входной клемме, а другим выводом через интегрирующий LC-фильтр - к выходной клемме, и регулирующего элемента, выполненного в виде двухтакт и о го реверсивного усилителя на высокочастотных ключах, одни силовые выводы которых объединены, а другие соединены с соответствующими вьшода- ми первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, выполненной со Средней точкой, вместе с объединенными силовыми вьшодами высокочастотных ключей являются выводами питания двухтактного реверсивного усплителя и подключены к выходу двухпо- лупериодного выпрямителя,входом связанного с выходными клеммами, блок управления, вход которого подключен к выходным

клеммам, а выход - к управляющим входам двухтактного реверсивного усилителя, отличающий- с я тем, что, с целью упрощения, снижения установленной мощности и

улучшения массогабаритных показатеей, двухполупериодный выпрямитель выполнен в виде двух встречно-послеовательно соединенных диодов, шунтированных цепочкой из двух последовательно соединенных конденсаторов, которая одновременно является емкостым звеном интегрирующего LC-фильтра, причем вход двухполупериодного ыпрямителя подключен непосредствсно к выходным клеммам .