Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1991 года по МПК G05F1/46 

Изобретение относится к электротехнике.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик путем повышения устойчивости.

На фиг.1 представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит регулирующий элемент 1, имеющий первый и второй выводы управления, первый выходной вывод которого соедйнен с первым входным выводом силового выпрямителя 2, причем второй входной вывод силового выпрямителя 2 и второй выходной вывод регулирующего элемента 1г соединены соответственно с первым и вторым выводами 3 и 4 для подключения источника питания переменного тока. Первый и второй выходные выводы

силового выпрямителя 2 объединены с соответствующими выводами 5 и 6 для подключения нагрузки. Блок 7 управления содержит первый трансформатор 8, первичная обмотка 9 которого соединена с первым и вторым выводами 3 и 4 для подключения источника питания переменного тока, а вторичная обмотка 10 подключена к входу первого двухполупериодного выпрямителя 11. Первичная обмотка 12 второго трансформатора 13 через первый резистор 14 подключена соответственно к первому и непосредственно второму выходным выводам регулирующего элемента 1. Вторичная обмотка 15 второго трансформатора 13 подключена к входу второго двухполупериодного выпрямителя 16, к выходу которого подключен емкостный фильтр (конденсатор) 17 и вход усилителя-преобразователя 18

О чО

о о

Дополнительная вторичная обмотка 19 второго трансформатора 13 подключена к входу третьего двухполупериодного выпрямителя 30, к выходу которою подключены емкостный фильтр (конденсатор) 21 и вывод 5, б для подключения нагрузки. Выход усилителя-преобразователя 18 через последовательно соединенные диод 22 и второй резистор 23 подключен к первому входу переключающего элемента 24, второй вход которого соединен с выходом первого двухполупериодного выпрямителя 11. Выход переключающего элемента 24 соединен с первым выводом управления регулирующего элемента 1, второй вывод управления которого соединен с общей точкой выходов первого и второго двухполупериодных1 выпрямителей 11 и 16 и через третий резистор 25 с первым входом переключающего элемента 24, выполненного в виде последовательно соединенных компаратора 26 и усилителя 27 мощности. Регулирующий элемент 1 может быть выполнен в виде диодного моста на диодах 28-31, в диагональ постоянного тока которого включен транзистор 32, переход база-эмиттер которого, за- шунтированный резистором 33, образуют вход управления, Выводы коллектор-эмиттер транзистора 32 могут быть зашунтиро- ваны цепочкой 34 защиты от перенапряжений. Силовой выпрямитель 2 может содержать последовательно соединенные силовой трансформатор 35, мостовой выпрямитель 36 и фильтр 37. В состав усилителя-преобразователя 18 могут входить источник 38 опорного напряжения и операционный усилитель 39.

На временных диаграммах 40-45 представлены соответственно напряжение Ез,4 на выводах для подключения источника питания переменного тока, напряжение En на выходе первою двухполупериодного выпрямителя 11, напряжение Е24 на выходе переключающего элемента 24, напряжение EI на выводах регулирующего элемента 1, напряжение Етэ на выводах дополнительной вторичной обмотки 19 второго трансформатора 13, напряжение Езз на выходе силового трансформатора 35 силового выпрямителя.

Преобразователь работает следующим образом.

В момент включения напряжения питания переменного тока Ез,4(фиг. 2, диаграмма 40) напряжение Es,6 на выходных выводах 5,6 для подключения нагрузки близко к нулю, близки к нулю также и напряжения на конденсаторах 17, 21 емкостных фильтров второго и третьего двухполупериодных выпрямителей 16 и 20 Напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 39 также близко к нулю, а на неинвертиру- ющам входе существует опорное напряжение Езз от источника 38. Поэтому

напряжение Eie на выходе усилителя-преобразователя 18 имеет положительную полярность и максимальную величину, соответственно напряжение положительной полярности Е на третьем резисторе 25

0 и на неиквеотирующем входе компаратора 26 также максимально Напряжение Е.4 (диаграмма 42, фи1.2) на выходе переключающего элемента 24 (т.е на выходе неинвертирующего усилителя 27 мощности)

5 при этом максимально и имеет положительную полярность, чем обеспечивается насыщение транзистора 32 (диаграммы 41, 42, фиг.2) и оттирание регулирующего элемента 1. В результате к обмотке силового транс0 форматора 35 прикладывается напряжение питания Е за. Как спедствие, на выходе силового выпрямителя 2 и на нагрузке появ- ляеся выходное напряжение Es.e. На выходе первого двухполупериодного выпрямителя

5 11 без фильтра существует напряжение En в виде положительных полуволн синусоиды, амплитуда этого напряжения пропорциональна Е (диаграммы 40,41, фиг,2). В интервалах времени ti.ta напряжение En

0 превышает величину Е25 (диаграмма 41, фиг.2), в результате в этом интерзале напряжение Е24 падает до нуля. Таким образом, в течение интервала времени ti,t2 регулирующий элемент 1 запирается, напряжение Езз

5 на первичной обмотке трансформатора принимает вид, показанный на диаграмме 45 (фиг.2). Напряжение на регулирующем элементе 1 в этих условиях представляет собой последовательность импульсов с чередую0 щейся полярностью (диаграмма 43, фиг.2). Такой же формы импульсы Eig с увеличенной в п раз амплитудой появляются и на дополнительной вторичной обмотке 19 второго трансформатора 13, первичная обмот5 ка 12 которого через первый резистор 14 подключен,-: параллельно регулирующему элементу 1 (п - коэффициент трансформации обмоток 19 и 12). Эти импульсы подвергаются амплитудному ограничению на

0 уровне, равном выходному напряжению Еб.б, что достигается с помощью третьего двухполупериодного выпрямителя 20 с емкостным фильтром 21, который подключен параллельно выходу силового выпрямителя

5, 2 (диаграмма 44, фиг.2). Токоограничиваю- щим элементом процессе ограничения амплитуды является первый резистор 14. Амплитуда EIS импульсов на вторичной обмотке 15 второго траисформа гора 13 в этих условиях прямо пропорциональна величине

выходного напряжения. Квазипостоянное напряжение EIT, которое получается из напряжения Eis в результате двухполупери- одного выпрямления во втором двухполупериодном выпрямитете :6 с ем- костными филыоом 17, при этих условиях содержит информацию о величине выходного напряжения.

Стабилизации выходного напряжения достигается следующим образом. Напряже- ние Hi, пропорциональное Lse, поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 39, на неинвертирующий вход ко торого подается опорное напряжение от источника 38 опорного напряжения. Если возникает тенденция к возрастанию напряжения Es,6 (и следовательно EI), то напряжение, от выхода операционного усилителя 39 поступающее через диод 22 и делитель напряжения на втором и третьем резисто- pax 23,25 на неинвертирующий вход компаратора 26, становится меньше напряжения Е25(диаг рамма 41, фиг 2). По этой причине делитель- ность интервала времени шг возрастает, а амплитуда напряжения Ез5 уменьшается (диаграммы 41,42,45, фиг 2) Соответственно уменьшается и выходное напряжение Es,6 до тех пор, пока не станет вновь равным заданному номиналу.

Формулаизобретения

1. Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий регулирующий элемент, имеющий первый и второй выводы управления, первый выходной вывод которого со единен с первым входным выводом силового выпрямителя, причем второй входной вывод силового выпрямителя и второй выходной вывод регулирующего элемента соединены соответственно с первым и это- рым выводами для подключения источника питания переменного тока, первый и второй выходные выводы силового выпрямителя объединены с соответствующим/ выводами для подключения нагрузки, блок управле- низ, содержащий первый и второй трансформаторы, переключающий элемент, усилитель-преобразователь, первый двухполупериодный выпрямитель причем первичная обмотка первого транс ормя гора соединена с первым и вторые выводами для подключения источника питания переменного токз, а вторичная обмотка подключена к входу первого двухполупериодного выпрямителя, отличающийся тем, что. с целью улучшения динамических характеристик путем повышения устойчивости, в блок управления введены первый, второй и трети резисторы, диод, второй и третий двух- по/.упериодные выпрямители с емкостными фмт-ырзми на выходе, второй трансформатор снабжен дополнительней вторичной обмоткой, соединенной с входом третьего даухполупермодного выпрямителя, выход которого подключен к выводам для подключения нагрузки, первичная обиотка второго трансформатора через первый резистор соединена с первым и вторьи i выходными выводами регулирующего элемента вторичная обмотка второго трансформатора соединена с входом второго двухполупе- риодного выпрямителя, выход которого через усилитель-преобразователь и последовательно соединенные диод и второй ре- зитсор подключен к первому входу переключающего элемента вторсй вход которого соединен с выходом первого цвухпо- лупериодного выпрямитепя, выход переключающего злемента соединен с первым выводом упозвленич ре1улирующего элемента, втооой вывод управления которого соединен с общее точкой выходсг нерв го и зторого дву полупериэдных выпрямителей и через третий резистор соединен с п-ервым вводом переключающего элемента, выполненного а чмде последовательно соединенных компзраторз п усилителя мощности

2. Преобразователь поп 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что регулирующий элемент содержит транзистор, включен ный в диаго нать постоянного тока дигдного гостевого выпрямителя, диагональ переменного тока которого являемся входом регулирующего элемента, а переход база-эмиттер транзистора является входом упрасгения

tt tt

Фиг. 1 П S

f2

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик путем повышения устойчивости. Устройство содержит регулирующий элемент 1, силовой выпрямитель 2 и блок 7 управления. Регулирующий элемент 1 выполнен на основе диодного мостового выпрямителя с транзистором в диагонали постоянного тока. За счет введения в блок 7 управления двух двухполупери- одных выпрямителей 16, 20 и второго трансформатора 13 обеспечивается практическое исключения регулирующего воздействия (напряжение на входе управления регулирующего элемента 1) относительно напряжение ошибки, что позволяет увеличить запас устойчивости при заданном коэффициенте стабилизации, чем достигается цель. 1 з.п. ф-лы. 2 ил