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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве устройства для питания радиоэлектронной аппаратуры.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности стабилизатора постоянного напряжения.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого стабилизатора.

Стабилизатор постоянного напряжения содержит трансформатор 1, регулирующий орган 2, усилитель 3 сигнала рассогласования, делитель 4 напряжения, импульсный модулятор 5, генератор 6 пилообразного напряжения, синхронизированный с питающей сетью, компаратор 7, блок 8 опорного напряжения, дополнительный блок 9 опорного напряжения, первый 10 и второй 11 выпрямители со сглаживающими фильтрами, блок 12 плавного запуска, диод 13 и первую 14 и вторую 15 диодно-транзисторные оптопары. регулирующий орган 2 включен в силовую цепь, к его выходным выводам подключен вход делителя 4 напряжения, сигнальный вход усилителя 3 сигнала рассогласования соединен с выходами делителя 4 напряжения и блока 12 плавного запуска, а опорный вход - с выходом блока 8 опорного напряжения, первый вход импульсного модулятора 5 подключен к выходу усилителя 3 сигнала рассогласования, второй вход - к выходу генератора 6 пилообразного напряжения, выход дополнительного блока 9 опорного напряжения соединен сонорным входом компаратора, первый управляющий вход регулирующего органа 2 соединен через транзистор первой диодно-транзисторной оптопары 14с выходом импульсного модулятора 5, силовой вход которого соединен с положительным выводом первого выпрямителя 10 со сглаживающими фильтрами, отрицательный вывод которого соединен с вторым

К

VI

2

N

управляющим входом регулирующего органа 2, диоды первой диодно-транзисторной оптопары 14 и второй диодно-транзисторной оптопары 15 содинены последовательно и с соблюдением полярности включены между выводом питания компаратора 7 и положительным выводом питания второго выпрямителя 11 со сглаживающими фильтрами, к выводам питания которого также подключены с соблюдением полярности выводы питания усилителя 3 сигнала рассогла- сования, импульсного модулятора 5, генератора б пилообразного напряжения, блоков 8 и 9 опорного напряжения, блока 12 плавного запуска. Транзистор второй диодно-транзисторной оптопары 15 включен между положительным выводом питания второго выпрямителя 11 со сглаживающими фильтрами и управляющим входом компаратора 7, диод 13 подключен анодом к выходу усилителя 3 сигнала рассогласования, а катодом - к управляющему входу компаратора 7, выводы питания по переменному току регулирующего органа 2, генератора 6 пилообразного напряжения, выпрямителей 10 и 11 со сглаживающими фильтрами соединены с соответствующими вторичными обмотками трансформатора 1.

Кроме того, на схеме обозначена нагрузка 16 стабилизатора.

Стабилизатор постоянного напряжений работает следующим образом.

В установившемся режиме выходное напряжение регулирующего органа 2 делится делителем 4 напряжения и сравнивается с выходным напряжением блока 8 опорного напряжения. Разностный сигнал усиливается усилителем 3 и поступает на импульсный модулятор 5, где сравнивается с напряжением пилообразной формы, вырабатываемым генератором 6. Импульсный модулятор 5 вырабатывает модулированные по ширине импульсы, которые усиливаются по мощности через выпрямитель 10.

При увеличении напряжения на нагрузке 1 б длительность импульсов уменьшается, в результате чего выходное напряжение стабилизатора уменьшается. При уменьшении напряжения на нагрузке 16 длительность импульсов увеличивается, в результате чего выходное напряжение стабилизатора увеличивается. Таким образом происходит стабилизация выходного напряжения.

При включении стабилизатора с вторичных обмоток трансформатора 1 на регулирующий орган 2, выпрямители 10 и 11 и генератор б подаются напряжения. Появление напряжения на нагрузке 16 при отсутствии напряжений на выходах выпрямителей 10 и 11 невозможно.

Поскольку усилитель 3 и блок 12 плавного запуска, выдающий в момент включения

сигнал запрета на появление управляющих импульсов, подключены к выпрямителю 11, во время переходного процесса при включении стабилизатора напряжение Уз на выходе усилителя 3 должно измениться от нуля до

некоторого положительного значения Уз, причем Уз Обмете- где Убмакс амплитуда пилообразных импульсов на выходе генератора 6. В этом случае импульсы на выходе импульсного модулятора 5 должны отсутствовать. Однако напряжение на выходе усилителя 3 изменяется не мгновенно, а с конечной скоростью. Поэтому, когда во время переходного процесса напряжение Us на выходе усилителя 3 изменяется от 0 до Уз,

на выходе импульсного модулятора 5 вырабатываются управляющие импульсы.

Чтобы эти импульсы не поступили на управляющий вход регулирующего органа 2, в цепь управления включен транзистор

первой диодно-транзисторной оптопары 14, диод которой включен в цепь питания компаратора 7. Элементы блока 9 опорного напряжения подобраны так, что компаратор 7 срабатывает только при условии Уз Уз.

где Уз является порогом срабатывания компаратора 7.

Таким образом, транзистор первой диодно-транзисторной оптопары 14 откроется только после того, как напряжение «а выходе усилителя 3 превысит значение Уз.

Импульсы на выходе импульсного модулятора 5 при этом не вырабатываются.

В момент срабатывания компаратора 7 открывается транзистор второй диоднотранзисторной оптопары 15. При включении стабилизатора напряжение Уз на выходе усилителя 3 плавно уменьшается, но компаратор 7 в первоначальное состояние не возвращается, так как на управляющий вход

компаратора 7 через открытый транзистор второй диодно-транзисторной оптопары 15 подается напряжение питания Е. При дальнейшем уменьшении напряжения Уз импульсный модулятор 5 начинает

вырабатывать импульсы управления, дли- .тельность которых изменяется пропорционально напряжению на входе усилителя 3. Напряжение на нагрузке 16 плавно увеличивается.

Необходимое время задержки появления выходного напряжения стабилизатора и необходимую крутизну его подъема можно подобрать путем изменения номиналов элементов блока 12 плавного запуска.

Диод 13 исключает влияние напряжения питания Е на первый вход импульсного модулятора 5, поэтому включение компаратора 7 не повлияет на процесс плавного запуска стабилизатора и на работу стабили- затора в установившемся режиме.

В предлагаемом устройстве эффект памяти, т.е. срабатывание компаратора 7 и удержание его в этом состоянии в процессе дальнейшими работы стабилизатора, дости- гается за счет более рационального соединения уже имеющихся в известном устройстве диодно-транзисторных оптопар, что приводит к упрощению известного устройства, где функция памяти осуществля- ется с помощью двух транзисторов.

8 реальных разработках для обспече- ния надежного включения тиристоров требуется идти на схемные усложнения, т.е. ставить по цепям управления тиристоров шунтирующие емкости для устранения возможности ложного срабатывания тиристоров, для уменьшения потерь в цепь управления устанавливать балластные резисторы, выбор которых обусловлен также и значительным разбросом параметров тиристоров. Выполнение же функций ключа на диодно-транзисторных отопарах упрощает устройство и делает его более надежным, включение маломощного диода практически не приводит к усложнению схемного решения.

Предлагаемое техническое решение, полностью исключая выбросы выходного напряжения при включении стабилизатора и осуществляя его плавный запуск, позволяет по сравнению с известным техническим решением упростить стабилизатор постоянного напряжения и повысить его надежность.

Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный в силовую цепь регулирующий орган, к выходным выводам которого подключен вход делителя напряжения, усилитель сигнала рассогласования, сигнальный вход которого соединен с выходами делителя напряжения и блока плавного запуска, а опорный вход - с выходом блока опорного напряжения, импульсный модулятор, один вход которого подключен к выходу усилителя сигнала рассогласования, а другойвход- к выходу генератора пилообразного напряжения, компаратор, опорный вход которого соединен с выходом дополнительного блока опорного напряжения, две диодно-транзисторные оптопары, при этом диодная часть первой из них соединена с выводом питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, диоды первой и второй диодно-транзи- сторныхоптопар соединены

последовательно и включены в цепь питания компаратора, транзисторная часть первой диодно-транзисторной оптопары включена между выходом импульсного модулятора и управляющим входом регулирующего органа транзисторная часть второй диодно-транзисторной оптопары включена между выводом питания и управляющим входом компаратора, подключенным через диод к выходу усилителя сигнала рассогласования.

D

+f

143|iteS i

L.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве устройства питания радиоэлектронной электрорадиоаппаратуры. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности устр-ва. Стабилизатор содержит трансформатор, регулирующий орган, усилитель сигнала рассогласования, делитель напряжения, импульсный модулятор, генератор пилообразного напряжения, синхронизированный с питающей сетью, компаратор, блоки опорного напряжения, выпрямители со сглаживающими фильтрами, блок плавного запуска, диод и две диод- но-транзисторые оптопары. Определенное соединение диодов в оптопарах позволяет этим оптопарам выполнять функции ключа, которые надежно и без усложнений схемы могут включать и отключать тиристоры регулирующего органа. 1 ил.