Стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1990 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в блоках питания устройств автоматики, связи и вычислительной техники.

Цель изобретения - повышение надежности стабилизатора напряжения постоянного тока.

На фиг,1 представлена электрическая структурная схема стабилизатора напряжения постоянного тока; на фиг.2 - временные диаграммы вторичных напряжений трехфазного трансформатора и управляющих импульсов, поясняющие работу стабилизатора.

Стабилизатор напряжения постоянного тока содержит трехфазный мостовой выпрямитель, анодная группа которого выполнена на диодах 1-3, а катодная группа - на транзисторах 4-9, трехфазный трансформатор 10, имеющий основную вторичную обмотку 11 и дополнительную вторичную обмотку 12, трехфазный мост на оптоэлектронных ключах 13-18 с токоограничивающим резистором 19, логические элементы И 20-25, усилители 26-31 мощности и компенсационный блок 32 управления, входные выводы 33-34 которого подключены к выходу трехфазного мостового выпрями теля, а выход 35 подключен к третьим входам логических элементов И 20-25.

Стабилизатор работает следующим образом.

Напряжение дополнительной обмотки 12 (фиг.2а) через токоограничи- тельный резистор 19 подается на входы оптоэлектронных ключей 13-18, кослел ел

&

СО

СО

торые включены по трехфазной мосто- вой схеме, а напряжение основной об- мотки 11 подается на вход трехфазно- го мостового выпрямителя.

Каждый оптоэлектронный переключатель, вход которого смещен в прямом направлении и, следовательно, через излучающий диод протекает ток, форми рует на своем выходе информационный сигнал длительностью 1/3 периода на пряжения сети (фиг.26).

С момента пересечения фазных напряжений фаз а и с {фиг.2а) напряжение фазы а становится больше напряжения фазы с, т.е.

иа

IL . С этого

момента на выходах оптоэлектронных ключей 13 и 17 появляются сигналы логического О, которые поступают на входы логического элемента И 20 и формируют на его выходе сигнал логической 1, Когда фазное напряжение Uc становится больше фазного напряжения UB, ключ 57 закрывается, а ключ 18 открывается. Закрытие ключа 17 приводит к появлению на его выходе сигнала логической 1, который поступает на один из входов логического элемента И 20, что приводит к появлению на выходе логического элемента И 20 сигнала логического О и окончанию формирования на выходе логического элемента И 20 сигнала логической 1. Поскольку пересечение фазных напряжений сети следует с частотой 1/6 периода напряжения сети длительность сигнала логической 1 на выходе логического элемента И 20 строго фиксирована и составляет 1/3 периода напряжения сети.

Открытие ключа 18 приводит к появлению на его выходе сигнала логического О, который поступает на один из входов логического элемещга И 25. На другой вход этого элемента поступает сигнал логического О с выхода ключа 13, который продолжает оставаться открытым. Появление сигналов логического О на входах логического элемента И 25 вызывает на выходе этого элемента сигнал логической 1.

При очередном пересечении фазных напряжений, когда напряжение U6 становится больше напряжения Ug,, ключ 13 закрывается и на его выходе по является сигнал логической 1, а ключ 14 открывается. Ключ 18 продол™

5

0

5

0

5

0

5

0

5

жает оставаться открытым. Закрытие ключа 13 приводит к появлению на выходе логического элемента И 25 сигнала логического О, т.е. к окончанию формирования сигнала логической 1, длительность которого строго фиксирована моментами пересечения фазных напряжений сети и составляет 1/6 периода напряжения сети.

Сигнал логической 1 с выхода логического элемента И 20 поступает на вход усилителя 26 мощности, который управляет транзистором 4 трехфазного мостового выпрямителя. Открытие транзистора 4 происходит тогда, когда его переход коллектор - эмиттер смещен в прямом направлении в течение 1/3 периода напряжения сети. Однако сам транзистор 4 находится в открытом состоянии только 1/6 периода напряжения сети.

Сигнал логической 1 с выхода логического элемента И 25 поступает на вход усилителя 27 мощности, который управляет транзистором 5, включенным в то же плечо, что и транзистор 4. Транзистор 5 открывается после закрытия транзистора 4 в следующие 1/6 периода напряжения сети.

Происходит точное распределение тока нагрузки между транзисторами 4 и 5, Так как два транзистора каждого плеча катодной группы трехфазного мостового выпрямителя смещены в прямом направлении в течение 1/3 периода напряжения сети, то порядок их включения по отношению друг к другу безразличен.

Аналогично работают пары транзисторов 6 и 7 и 8 и 9 трехфазного мостового выпрямителя.

Сигналы логического О с выходов ключей 14, 18 и 14, 16 для пары транзисторов 6 и 7 трехфазного мостового выпрямителя поступают соответственно на входы логических элементов И 21 и 23, на выходах которых формируются сигналы логической 1, Эти сигналы через усилители 28 и 29 мощности управляют транзисторами 6 и 7.

Сигналы логического О с выходов ключей 15-18 для пары транзисторов 8 и 9 трехфазного мостового выпрямителя поступают соответственно на входы логических элементов И 22 и 24. Сигналы логической 1 с выхода логических элементов И 22 и 24 через уси лители 30 и 31 управляют транзистора ми 8 и 9.

Обеспечение необходимой стабилизации напряжения на нагрузке произво- дится блоком 32 управления. Для этого его выход подключен к вторым выходам усилителей 26-31 мощности,

В известном стабилизаторе напря- жение каждой фазы дополнительной об мотки трехфазного трансформатора од повременно подается в течение полу- периода напряжения сети на базы двух транзисторов, включенных в разные плечи трехфазного мостового выпрямителя.

Наличие отпирающего сигнала на базе транзистора, смещенного в обрат ном направлении, снижает надежность работы транзисторов трехфазного мостового выпрямителя и, следовательно, самого стабилизатора.

Кроме того, форма сигнала управления транзисторами трехфазного мостового выпрямителя определяется формой напряжения дополнительной обмотки трехфазного трансформатора, что увеличивает потери мощности рассеивания на управляющих переходах транзисторов.

Предлагаемый стабилизатор напряжения постоянного тока осуществляет управление транзисторами трехфазного мостового выпрямителя только в моменты времени, когда к их переходу коллектор - эмиттер приложено напряжение в прямом направлении.

Длительность отпираемого напряжения на базах транзисторов трехфазного мостового выпрямителя определяется временем пребывания в открытом состоянии транзисторов и равна 1 /3 периода напряжения сети. Длительности включения каждого транзистора од0

5

0

5 б

0

5

0

5

ного плеча трехфазного мостового выпря мителя идентичны и синхронизированы с. напряжением питающей сети, что позволяет не только повысить надежность стабилизатора, но и снизить мощность рассеивания на управляющих переходах транзисторов и расширить возможности наращивания транзисторов в каждом плече трехфазного мостового выпрямителя.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянно-, го тока, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель, каждое плечо катодной группы которого состоит из параллельно соединенных двух транзисторов, трехфазный трансформатор с дополнительной и основной вторичными обмотками, последняя из которых подключена к входу трехфазного мостового выпрямителя, и компенсационный блок управления, соединенный входом с выходными выводами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены логические элементы И, усилители мощности и трехфазный мост на опто- электронных ключах с нагрузкой в виде токоограничивающего резистора, вход которого подключен к дополнительной вторичной обмотке трехфазного трансформатора, а выходы каждой пары оптоэлектронных ключей через логические элементы И объединены и подключены к усилителю мощности, первый выход которого подключен к базе того транзистора трехфазного мосто- вого выпрямителя, который смещен для работающей пары оптоэлектронных ключей в прямом направлении, а вторые выходы усилителей мощности объединены и подключены к выходу блока управления.

(Й/г/

иМ и§Щ Mug)

Шг.1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в блоках питания устройств автоматики, связи, вычислительной техники. Цель изобретения - повышение надежности устройства. В него введены элементы И, усилители мощности и трехфазный мост на оптоэлектронных ключах с нагрузкой в виде токоограничивающего резистора. С помощью оптоэлектронных ключей и логических элементов И формируют информационные сигналы длительностью 1/6 периода напряжения сети, необходимы для раздельного управления транзисторами трехфазного мостового выпрямителя. Входные сигналы, поступающие на входы логических элементов И, стробируются сигналом с блока управления. Усилители мощности, вход каждого из которых подключен к выходам логических элементов И, имеют два выхода. 2 ил.