Стабилизатор постоянного тока Советский патент 1990 года по МПК G05F1/56 H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания, и может быть использовано в устройствах стабилизации постоянного тока.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации выходного тока при изменении входного напряжения,

На фиг, 1 приведена структурная схема устройства; ка фиг. 2 - диаграммы его работы.

Стабилизатор постоянного тока содержит первый выпрямитель 1 и первый фильтр 2, положительный выход которого соединен с коллектором первого транзистора 3, а отрицательный - с эмиттером второго транзистора 4 усилителя мощности, управляющие входы которых соединены с выходами первого 5 и второго 6 логических элементов И соответственно, при этом первые входы последних подключены к парафазкым выходам счетного триггера 7, счетным входом подключенного к генератору 8 тактовых импульсов, вторые входы первого 5 и второго 6 логических элементов И объединены и подключены к выходу узла 9 защиты, а третьи входы первого 5 и второго 6 логических элементов И объединены и подключены к выходу RS-триггера 10, S-вход которого подключен к выходу генератора 8 тактовых импульсов, а R-вход соединен с выходом компаратора 11, неинвертирующий вход которого соединен с выходом интегратора 12, вход которого соединен с выходом сумматора 13, при этом эмиттер первого 3 и коллектор второго 4 транзисторов усилителя мощности соединены с первыми входами первого 14 и второго 15 последовательных резонансных LC-контуров, вторые входы которых соединены со сред- ней точкой первого фильтра 2, а выход первого последовательного резонансного LC-контура 14 соединен с входом трансформатора 16, выход которого через второй выпрямитель 17 и второй (илътр 13 соединен с выходным выводами, при этом эмиттер первого 3 и коллектор второго 4 транзисторов усилителя мощности соединены с входом третьего выпрямителя 19, а вход чет- вертого выпрямителя 20 соединен с выходом второго последовательного резонансного LC-контура 15, причем выход третьего выпрямителя 19 соединен с первым входом сумматора 13, а выход четвертого выпрямителя 20 соединен с третьим фильтром 213 выход которого соединен с входом управляемого ключа 22, выход которого соединен с вторым входом сумматора 13, управляющий вход управляемого ключа 22 соединен с выходом RS-триггера 10, а третий вход сумматора 13 соединен с источником 23 опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Для формирования стабильного тока в нагрузке используется последовательный резонансный LC-контур. При изменении сопротивления нагрузки изменяет ся добротность LC-контура и, соответственно, напряжение на его выходе, при этом отношение Ugblx/RH IH остается постоянным. Это условие справедливо в том случае, если напряжение первой гармоники UBX на входе последовательного резонансного LC-контура будет постоянным. Чем стабильнее амплитуда первой гармоники входного сигнала, TeSi выше точность стабилизации выходного тока в нагрузке. Для этого в устройство введен дополнительный резонансный LC-контур 15, добротность которого составляет несколько сотен

о

5

0

5

единиц. Этот контур выделяет первую гармонику из последовательности прямоугольных импульсов$ поступающих с выхода усилителя мощности на его вход. При этом форма сигнала первой гармоники будет намного точнее, чем форма, полученная с помощью приближения (как у прототипа, с помощью трехступенчатой аппроксимации). Всякая аппроксимация заведомо вносит определенный процент искажения, что всегда хуже реального сигнала. Выделенная таким образом первая гармоника последовательности прямоугольных импульсов с выхода последовательного резонансного LC-контура 15 поступает на первый вход сумматора 13 через последовательно соединенные выпрямитель 20, фильтр 21 и управляемый ключ 22. Изменение амплитуды первой гармоники приводит к изменению напряжения на выходе фильтра 21, что ведет к изменению ширины импульсов на выходе усилителя мощности таким образом, чтобы уменьшить изменение амплитуды первой гармоники и возвратить ее в исходное состояние.

Основная обратная связь осуществляется с выхода транзисторного усилителя мощности через выпрямитель 19 на второй вход сумматора 13. Поступая на третий вход сумматора 13, постоянное отрицательное напряжение (фиг.2,а) с выхода источника 23 опорного напряжения заряжает конденсатор интегратора 12 по пилообразному закону (фиг.2,6). Скорость заряда конденсатора, а следовательно, и ширина выходных импульсов зависит от величины напряжения опорного источника 23. С приходом тактового импульса с выхода генератора 8 тактовых импульсов на S-вход RS-триггера 10 его выход устанавливается в состояние логической единицы, при этом на выходе элемента И 5 появ-. ляется напряжение, открывающее транзистор 3 усилителя мощности. При этом на выходе усилителя мощности появляется импульс положительной полярности (фиг. 2,и)s который через выпрямитель 19 поступает на первый резистор сумматора 13 и заставляет конденсатор интегратора 12 разряжаться (фиг.2,6). При достижении напряжением на конденсаторе интегратора нулевого значения срабатывает компаратор 11 (фиг. 2,е) и переводит RS-триггер 10 в нулевое состояние. Импульс на выходе элемента

И 5 прекращается, и транзистор 3 усилителя мощности закрывается (фиг,2,и).

Б следующем такте, счетный триггер 7 разрешает прохождение импульса через элемент Иб, который открывает транзистор А усилителя мощности Импульс с выхода усилителя мощности через выпрямитель 19 поступает на вход сумматора 13 и заставляет конденсатор интегратора разряжаться (фиг. 2,6). При изменении напряжения питания на выходе фильтра 2 изменяется амплитуда импульсов обратной связи на выходе

кики, поступает на второй вход сумматора 13. Ток, протекающий через второй резистор сумматора 13, суммируется с током, протекающим через первый резистор сумматора 13, и суммарный ток разряжает конденсатор интегратора 12 до нуля. При увеличении или уменьшении амплитуда первой гармоники на выходе последовательного резонансного LC-контура 15 увеличивается или уменьшается напряжение на выходе фильтра 21 и увеличивается или уменьшается время разряда конденсатора ннтеграто

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах стабилизации постоянного тока. Цель изобретения - повышение точности стабилизации выходного тока при изменении входного напряжения - достигается тем, что в стабилизатор дополнительно введены второй последовательный резонансный LC-контур, четвертый выпрямитель, второй фильтр и управляемый ключ. Первый и второй входы второго последовательного резонансного LC-контура соединены с первым и вторым входами первого последовательного резонансного контура. Выход второго резонансного LC-контура через четвертый выпрямитель с фильтром и управляемый ключ соединен с третьим входом сумматора. Такое построение схемы позволяет из последовательности прямоугольных импульсов выделить сигнал, пропорциональный первой гармонике входного сигнала более точно, чем с помощью трехступенчатой аппроксимации, а также более точно отработать изменение этого сигнала. 2 ил.

20

усилителя мощности и,, соответственно, 15 Ра 2. Таким образом обеспечивается на выходе выпрямителя 19. Это приводит к изменению времени разряда конденсатора интегратора. Пусть, например, напряжение на выходе фильтра 2 увеличилось (фиг.2,в, момент Ц)-на величину ДЕ. При этом ток разряда конденсатора увеличивается, а время разряда уменьшается, следовательно, длительность импульса уменьшается. При этом площадь импульса остается неизменной. Таким образом происходит подавление пульсаций напряжения питания усилителя мощности. При этом Кст . будет более 10000.

Таким образом, пульсации сети на выходе усилителя мощности устраняются. Причем это происходит в том же такте, и ошибка не переносится в следующий такт. Однако стабилизация площади выходных импульсов не обеспечивает стабилизации первой гармоники выходного сигнала. Для стабилизации первой гармоники с высокой степенью точности в устройство введены последовательный резонансный LC-контур 15, который имеет высокую добротность (несколько сотен единиц), выпрямитель, фильтр и управляемый ключ. На выходе LC-контура 15 выделенное напряжение первой

стабилизация первой гармоники на выходе усилителя мощности. Величина нестабильности напряжения первой гар моники не превышает величины нелиней ных искажений, возникающих в последо вательном резонансном LC-контуре 15. Эти искажения могут быть исчезающе малыш, меньше 0,01-0,05% (в устройст ве-прототипе невозможно достичь не- 25 стабильности выше 1%).

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного тока, со 30 держащий первый выпрямитель и первый фильтр, положительный выход которого соединен с коллектором первого транзистора усилителя мощности, а отрицательный - с эмиттером второго тран зистора усилителя мощности, управляю щие входы которых соединены с выхода ми первого и второго логических элементов И соответственно, при этом первые входы последних подключены к парафазным выходам счетного триггера счетным входом подключенного к гене ратору тактовых импульсов, вторые входы первого и второго логических элементов И объединены и подключены

35

40

50

гармоники имеет минимальное искажение, 45 K выходу узла защиты, а третьи объе- составляющее не более нескольких десятых или сотых процента. Эта величина зависит от добротности контура и его элементов. Напряжение первой гармоники с выхода последовательного резонансного LC-контура 15 (фиг,2,ж) поступает на выпрямитель 20, а с HPго ка фильтр 21. Напряжение с выход;, фильтра 2 (фиг.2,з) поступает на вход управляемого ключа 22. В момент прихода положительного импульса с выхода RS-триггера 30 на вход ключа 22 он открывается и положительное напряжение, равное амплитуде первой гармо55

динены и подключены к выходу RS-триггера, S-вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а R-вход соединен с выходом компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с выходом интегратора, вход которого соединен с выходом сумматора, при этом первый вход первого последовательного резонансного LC-контура соединен с эмиттером первого и коллектором второго транзисторов усилителя мощности, а второй вход первого последовательного резонансного LC- контура соединен со средней точкой

Ра 2. Таким образом обеспечивается

стабилизация первой гармоники на выходе усилителя мощности. Величина нестабильности напряжения первой гармоники не превышает величины нелинейных искажений, возникающих в последовательном резонансном LC-контуре 15. Эти искажения могут быть исчезающе малыш, меньше 0,01-0,05% (в устройстве-прототипе невозможно достичь не- стабильности выше 1%).

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного тока, со- держащий первый выпрямитель и первый фильтр, положительный выход которого . соединен с коллектором первого транзистора усилителя мощности, а отрицательный - с эмиттером второго транзистора усилителя мощности, управляющие входы которых соединены с выходами первого и второго логических элементов И соответственно, при этом первые входы последних подключены к парафазным выходам счетного триггера, счетным входом подключенного к гене ратору тактовых импульсов, вторые входы первого и второго логических элементов И объединены и подключены

K выходу узла защиты, а третьи объе-

динены и подключены к выходу RS-триггера, S-вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а R-вход соединен с выходом компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с выходом интегратора, вход которого соединен с выходом сумматора, при этом первый вход первого последовательного резонансного LC-контура соединен с эмиттером первого и коллектором второго транзисторов усилителя мощности, а второй вход первого последовательного резонансного LC- контура соединен со средней точкой

первого фильтра, вход которого соединен с выходом первого выпрямителя, а выход упомянутого контура соединен с входом трансформатора, выход которого через второй выпрямитель и второй фильтр соединен с выходными выводами, при этом эмиттер первого и коллектор второго транзистора усилителя мощности -соединены с входом третьего выпрямителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного тока при изменении входного напряжения, введены дополнительно второй последовательный резо15575518

нансный LC-контур, четвертый выпрямитель, второй фильтр и управляемый ключ, причем первый и второй входы второго последовательного резонансного LC-контура соединены с первым и вторым входами первого последовательного резонансного LC-контура, а выход второго последовательного резонансного LC-контура соединен с входом четвертого выпрямителя, выход которого соединен с входом второго фильтра, выход которого соединен с входом управляемого ключа, выход ко- 15 торого соединен с третьим входом сумматора, а управляющий вход с выходом RS-триггера.

rF

s

Ям

Фиг.1