Стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1991 года по МПК G05F1/56 

10

15

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано длЯ| электропитания различной радиоэлек- тронной аппаратуры.

Цель изобретения - уменьшение динамической нестабильности выходного напряжения.

На фиг. 1 представлена электрическая схема стабилизатора напряжения постоянного тока; на фиг. 2 - нагрузочная характеристика выпрямителя; на фиг. 3 - график изменения выходного напряжения стабилизатора при скачкообразном изменении тока нагрузки.

Стабилизатор (фиг. ) содержит трехфазный трансформатор 1, начала первичных обмоток которого подключе- ны к входным выводам, а концы - к входам регулирующего элемента 2, состоя- 20 щего из коммутирующего диодного моста с регулирующим транзистором 3 в его диагонали Вторичные обмотки трехфазного трансформатора 1 через выпрямитель 4 с фильтром соединены с выходными выводами стабилизатора напряжения , к которым, подключен вход измерительного органа 5, выход которого соединен с усилителем 6 постоянного тока, выход которого соединен с входом регулирующего тран- зистора 3. К одному из выходных выводов стабилизатора напряжения присоединен резистор 7 подгрузки, который своим вторым выводом подключён к другому выходному выводу через ключ 8 подгрузки. Вход ключа 8 под грузки сов динен с выходом блока 9 управления.

Блок 9 управления выполнен в виде компаратора 10, первым входом соединенного с входом блока 9 управления, а вторым входом - с выходом делителя 11 напряжения, вход которого подключен к источнику 12 опорного напряже25

30

35

40

ния, а выход компаратора 10 - к выхо

ду блока 9 управления. Вход блока 9 управления соединен с выходом датчика 13 тока; Выход блока 9 управления соединен через оптопару 14 с управляющим входом ключа 15 разгрузки, который через резистор 16 разгрузки подключен к силовым выводам регулирующего транзистора 3.

Стабилизатор работает следующим образом.

При номинальном токе нагрузки ста- бшшзатора напряжения резистор 7 под- грузки отключен и не подгружает ста-1 бшшзатор, так как ключ 8 подгрузки

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

разомкнут. Через светодиод оптопары 14 ток не течет, поэтому ключ 15 разгрузки замкнут и регулирующий транзистор 3 зашунтирован резистором 16 разгрузки через замкнутый ключ 15 разгрузки.

При сбросе тока нагрузки стабилизатора уменьшается напряжение на датчике 13 тока и компаратор 10 вырабатывает сигнал на включение ключа 8 подгрузки. Одновременно через светодиод оптопары 14 протекает ток, открывая транзистор оптопары 14. В результате размыкается ключ 15 разгрузки и резистор 16 разгрузки перестает шунтировать регулирующий транзистор 3.

Необходимо отметить, что быстродействие цепей коммутации резисторов 7 и 16 значительно выше, чем быстродействие цепей обратной связи, так как в цепях коммутации отсутствуют звенья запаздывания, а передача сигнала управления осуществляется через быстродействующие элементы, в частности, через транзисторную оптопару 14.

Подгрузка стабилизатора напряжения работает только при малых токах нагрузки и отключается при повышенных токах нагрузки. Одновременно с отключением происходит шунтирование регулирующего транзистора 3 резистором 16, что в режиме большой нагрузки стабилизатора напряжения облегчает режим работы регулирующего транзистора 3 и тем самым уменьшает рассеиваемую на нем мощность.

Наиболее существенным преимущест- вом стабилизаторов данного типа является уменьшение динамической нестабильности выходного напряжения, обусловленной режимом одновременного воэ-1- действия подгрузки стабилизатора и шунтирования регулирующего транзистора 3,

Взаимодействие данных воздействий уменьшает результирующую величину динамической нестабильности выходного напряжения.

При скачкообразном уменьшении тока нагрузки от I ном до мин напряжение Ugoinp увеличивается согласно нагрузочной характеристике (фиг. 2) на ве- личину flU eUwupp -Ugb(I7p.

Приращение напряжения на выходе стабилизатора, обусловленное запаздыванием цепей обратной связи (ОС) и регулирующего транзистора 3, 6 интервале времени ut, (фиг. 3) заряжат конденсатор фильтра выпрямителя с

fxv г D

с.,

остоянной времени ения/- iU де

до зна(UW&UP

) (1-е ),

R

сч

Р9

аи

выпр

AU

Рэ

вых v остр г гх,

величина емкости конденсатора фильтра выпрямителя 4; мгновенное значение сопротивления регулирующего транзистора 3;

приращение напряжения на выпрямителе 4 за счет уменьшения тока нагрузки; приращение напряжения на выпрямителе 4 за счет увеличения напряжения на регулирующем транзисторе 3 при отключении резистора 16 разгрузки.

с

16368366

вале времени запаздывания цепи обрат

ной связи и регулирующего элемента 2 стабилизатора (t( - (; ), причем кривые А определяют величину выброса и спада выходного напряжения без наличия резисторов 7 и 16 автоматической подгрузки и разгрузки, кривые В - при наличии только резистора 7 автоматической подгрузки и кривые С - при наличии резисторов 7 и 16 автоматической подгрузки и разгрузки.

Из приведенного анализа видно, что наличие автоматической подгрузки в стабилизаторе напряжения и автоматической разгрузки регулирующего транзистора 3 при обеспечении их одновременного срабатывания позволяет значительно улучшить динамические характе

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания. Целью изобретения является уменьшение динамической нестабильности выходного напряжения. При номинальном токе нагрузки стабилизатора напряжения резис- -тор 7 подгрузки отключен, так как ключ 8 разомкнут. Через светодиод оп- топары 14 ток в этом случае не течет, поэтому ключ 15 замкнут и регулирующий транзистор 3 зашунтирован разгрузочным резистором 16 через замкну- 1тый ключ 15. Подгрузка стабилизатора работает только при малых токах нагрузки и отключается при повышенных токах нагрузки, а регулирующий транзистор 3 шунтируется разгрузочным резистором 16 только при повышенной мощности, при этом значительно облегчается режим работы регулирующего транзистора 3, что приводит к улучшению динамической нестабильности выходного напряжения. 3 ил. SS (Л з до & 00 со ОЭ

Таким образом, величина ДUВЬ Хопре- 20 ристики стабилизатора, работающего в

деляется с учетом одновременного подключения резистора 7 подгрузки и отключения резистора 6 разгрузки.

При скачкообразном увеличении тока нагрузки от I ном резистор 7 подгрузки отключается и одновременно параллельно регулирующему транзистору 3 подключается резистор 16 разгрузки.

В этом случае напряжение на выходе стабилизатора за время переходного процесса . (фиг. 3) уменьшается с постоянной

(вК-од/1до значения iia

ди,

времени $%

О 2

где

ВЫ

Ли

выпр

AU,

(AUp3-4Uftbinp)e

величина емкости конденсатора фильтра выпрямителя 4; значение сопротивления нагрузки при номинальном токе стабилиз атор а;

уменьшение напряжения на выпрямителе 4 за счет увеличения тока нагрузки стабилизатора;

приращение напряжения на выпрямителе 4 за счет уменьшения напряжения на регулирующем транзисторе 3 при

шунтировании его резистором 50 гулирукщего элемента, состоящего из

16 разгрузки. На фиг. 3 приведены кривые заряда и разряда емкости выходного фильтра выпрямителя 4 стабилизатора С л при

коммутирующего диодного моста с регу лирующим транзистором в его диагонал вторичные обмотки трехфазного трансформатора через выпрямитель с фильтскачкообразном изменении тока нагруз- с$ ром и датчик тока соединены с выход101 от HOM«O мини от мийД° Амплитуды кривых заряда зависят от величины возмущающих факторов (ull), воздействующих на конденсатор Ся в интерными выводами стабилизатора, к которым подключен вход измерительного органа, выходом соединенного с входом усилителя постоянного тока, выход корежиме импульсной нагрузки. В этом случае величины резисторов 7 и 16 под- грузки и разгрузки могут быть рассчитаны таким образом, что при обеспечении высокого КПД стабилизатора в широком диапазоне тока нагрузки, высокой надежности и одновременном уменьшении габаритов обеспечивается минимальная динамическая нестабильность стабилизатора, работающего в режиме импульсной нагрузки.

Положительный эффект изобретения заключается также в том, что при включении стабилизатора на емкостную нагрузку из-за значительного тока заряда конденсаторов отключается подгруз- ка стабилизатора, а регулирующий транзистор 3 шунтируется резистором 16 разгрузки, что облегчает режим работы

регулирующего транзистора 3 при включении стабилизатора.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий трехфазный трансформатор, начала первичных обмоток которого подключены к входным выводам, а концы - к соответствующим входам ре

коммутирующего диодного моста с регулирующим транзистором в его диагонали, вторичные обмотки трехфазного трансформатора через выпрямитель с фильтром и датчик тока соединены с выходными выводами стабилизатора, к которым подключен вход измерительного органа, выходом соединенного с входом усилителя постоянного тока, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего транзистора, оптопара, отличающийся Тем, что, с целью уменьшения динамической нестабильности выходного напряжения, в не го введены ключ подгрузки, ключ разгрузки, резистор подгрузки, резистор разгрузки, блок управления, причем вход блока управления соединен с выходом датчика тока, а выход - с управляющим входом ключа подгрузки и через оптопару с управляющим входом ключа разгрузки, при этом ключ пвдУ -.

,

(few

уЛ/яд W

Зная 3#оп

fax.

Щ ь Ьь

Mjfa /м

bt -UUgBm

-щ

5

0

грузки через резистор подгрузки соединен с выходными выводами, ключ разгрузки через резистор разгрузки - с силовыми выводами регулирующего транзистора, а блок управления выполнен в виде компаратора, первый вход которого соединен с входом блока управления, второй вход - с выходом делителя напряжения, вход которого под- ключей к источнику опорного напряжения, а выход компаратора г к выходу блока управления.

J

9

«г

Физ-3

ч