Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в переменное Советский патент 1992 года по МПК G05F1/44 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известно устройство, содержащее блок управления и два регулирующих элемента, один из которых включен последовательно, а другой параллельно выходным выводам. Недостатком его является низкая надежность и низкий КПД.

Известно также устройство, которое содержит силовой выпрямительный мост, к выходу постоянного тока которого подключен переход коллектор - эмиттер регулирующего транзистора, балластное сопротивление, первый и второй выводы которого подключены к входу переменного тока силового выпрямительного моста, первый и второй выводы для подключения источника питания и первый и второй выходные выводы для подключения нагрузки, блок управления компенсационного типа регулирующим транзистором, выход которого подключен параллельно переходу база-эмиттер регулирующего транзистора, причем первый входной вывод для подключения источника питания соединен с первым выводом балластного сопротивления, а второй входной вывод для подключения источника питания и второй выходной вывод для подключения нагрузки объединены. Однако устройство имеет низкий КПД, плохой cos p при индуктивном характере нагрузки, недостаточные пределы стабилизации при изменении тока нагрузки, а также низкую надежность за счет больших потерь, в частности, на балластном сопротивлении и, следовательно, плохого теплового режима работы элементов.

Цель изобретения - расширение диапазона стабилизации выходного напряжения при изменении тока нагрузки, повышение КПД и надежности.

Надежность увеличивается за счет снижения потерь, улучшения теплового режима

СО

С

vi го

ел ю ю

работы элементов, а также исключения работы в тяжелых условиях. Обеспечивается надежность режима работы в режимах перегрузок по току и в режимах малых токов нагрузки без введения специального устройства защиты. Улучшается cos pсети при индуктивном характере нагрузки. Повышение КПД обеспечивается за счет применения в качестве балластного сопротивления конденсатора.

На чертеже приведена схема предлагаемого преобразователя.

Предлагаемый преобразователь содержит первый силовой выпрямительный мост 1, к выходу постоянного тока которого подключен переход коллектор-эмиттер первого регулирующего транзистора 2, балластное сопротивление 3, первый и второй выводы которого подключены к входу переменного тока первого силового выпрямительного моста 1, первый и второй входные выводы для подключения источника питания и первый и второй выходные выводы для подключения нагрузки 4, блок управления компенсационного типа 5 первым регулирующим транзистором 2, выход которого подключен параллельно переходу база-эмиттер первого регулирующего транзистора 2, причем первый входной вы вод для подключения источника питания соединен с первым выводом балластного сопротивления 3, а второй входной вывод для подключения источника питания и второй выходной вывод для подключения нагрузки 4 объединены.

В преобразователь введены второй силовой выпрямительный мост 6 и второй регулирующий транзистор 7, переключающий транзистор 8, датчик тока 9, первый 10 и второй 11 резисторы, первый 12 и второй 13 оптоэлектронные приборы, пороговый элемент 14, дополнительный выпрямительный мост 15, блок управления компенсационного типа 16 вторым регулирующим транзистором 7, вспомогательный трансформатор 17 с первичной 18 и вторичными обмотками 19 и 20, первый 21 и второй 22 вспомогательные выпрямительные мосты. Балластное сопротивление 3 выполнено в виде конденсатора, причем входные выводы датчика тока 9 подключены к второму выводу балластного сопротивления 3 и первому выходному выводу для подключения нагрузки 4, выходные выводы датчика тока 9 подключены к входу переменного тока дополнительного выпрямительного моста 15. к выходу постоянного тока которого подключены последовательно соединенные пороговый элемент 14, второй резистор 11 и включенные параллельно входные элементы первого и второго оптоэлектронных приборов 12,13; вход переменного тока второго силового выпрямительного моста 6 и первичная обмотка 18 вспомогательного трансформатора 17 подключены параллельно

выходным выводам для подключения нагрузки 4, к выходу постоянного тока второго силового выпрямительного моста 6 подключен переход коллектор-эмиттер второго регулирующего транзистора 7, переход

0 база-эмиттер которого подключен к выходу блока управления компенсационного типа 16 вторым регулирующим трансформатором 6, первая вторичная обмотка 19 вспомогательного трансформатора 17 через

5 первый вспомогательный выпрямительный мост 21 подключена к входу блока управления компенсационного типа 5 первым регулирующим транзистором 2, переход база-эмиттер которого зашунтирован вы0 ходным элементом первого оптоэлектрон- ного прибора 12, вторая вторичная обмотка 20 вспомогательного трансформатора 17 через второй вспомогательный выпрямительный мост 22 подключена к входу блока

5 управления компенсационного типа 16 вторым регулирующим транзистором 7, переход коллектор-эмиттер переключающего транзистора 8 подключен параллельно переходу база-эмиттер регулирующего тран0 зистора 7, переход база-эмиттер переключающего транзистора 8 зашунтирован выходным элементом второго оптоэлек- тронного прибора 13 и через первый резистор 10 подключен к выходу постоянно5 го тока второго вспомогательного выпрямительного моста 22.

Преобразователь работает следующим образом.

При возрастании тока нагрузки 4 рабо0 тает второй регулирующий элемент 7, включенный в диагональ второго силового выпрямителя 6, В это время срабатывает и переходит в открытое состояние пороговый элемент 14. При этом получают питание ис5 точника света оптоэлектронных приборов

12и 13, и срабатывают их фотоприемники. Фотоприемник оптоэлектронного прибора

13шунтирует база-эмиттерный переход транзистора 8, запирая последний. Регули0 рующий элемент на транзисторе 7i управляемый блоком управления 16, выходит на рабочий режим параллельного стабилизатора.

При увеличении входного напряжения

5 стабилизатора увеличивается ток, протекающий через регулирующий транзистор 7. Увеличивается также падение напряжения на балластном сопротивлении 3, в качестве которого служит конденсатор. При уменьшении входного напряжения стабилизатора

уменьшается ток через регулирующий транзистор 4 и уменьшается падение напряжения на балластном сопротивлении 3. Таким образом, обеспечивается стабилизация напряжения на нагрузке 4 в заданных преде- лах при больших токах нагрузки. В это время регулирующий транзистор 2 заперт, и через силовой мост 1 ток нагрузки 4 не протекает. Транзистор 2 запирается с помощью оптоэлектронного прибора 12, шунтирующего фотоприемником база-эмиттерный переход транзистора 2. При уменьшении тока нагрузки до заданного предела или при отключении нагрузки 4 запирается пороговый элемент 14 и запираются оптоэлектронные приборы 12 и 13. Транзистор 8 при этом открыт отпирающим напряжением, поступающим на его базу через резистор 10, а регулирующий транзистор 7 заперт запирающим напряжением, поступающим на его базу через переход коллектор-эмиттер транзистора 8. При запирании оптоэлектронного прибора 12 отпирается регулирующий транзистор 2, и устройство переходит в режим последовательного стабилизатора. Управление регулирующего элемента 2 производится блоком управления 5, питаемым от маломощного выпрямителя 21. При увеличении входного напряжения регулирующий элемент 2 подзапирается, компенсируя излишки напряжения сети, а при уменьшении напряжения сети, наоборот, приоткрывается. При этом напряжение на нагрузке 4 поддерживается постоянным в заданных пределах.

Положительный эффект от использования предложенного устройства заключается в расширении пределов стабилизации в условиях больших изменений тока нагрузки от нуля до установленного максимума. Это достигается тем, что устраняются недостатки стабилизатора как параллельного, так и последовательного типа. Параллельные стабилизаторы критичны к уменьшению тока нагрузки в больших пределах и особенно к отключению нагрузки, т. е. работе на холостом ходу. В это время весь ток нагрузки 4 проходил бы через регулирующий элемент 7 и мог бы вызвать его выход из строя, если не рассчитать его на этот режим. Однако выполнение требований ведет к увеличению габаритов и массы устройства.

Последовательные стабилизаторы критичны к перегрузкам по току и особенно к коротким замыканиям.

В предлагаемом устройстве решен вопрос надежной работы как в режиме перегрузок по току, так и в режиме малых токов нагрузки. Это обеспечивается работой устройства в режиме последовательного стабилизатора при малых токах нагрузки и переходом на работу в режиме параллельного стабилизатора при больших токах.

Таким образом предложенный стабилизатор не боится токовых перегрузок, короткого замыкания и отключения нагрузки. При этом масса и габариты практически остаются прежними, так как вводимые элементы маломощные, имеют малые габариты и массу. Следовательно, предложенный стабилизатор позволяет расширить пределы стабилизации тока и увеличить надежность. Кроме того, применение в качестве балластного сопротивления конденсатора 3 улучшает cos f сети при индуктивной нагрузке и повышает на 15-20% КПД в зависимости от характера и мощности нагрузки. Устройство рекомендуется для применения в сети переменного тока частотой 400 Гц и выше, где масса и габариты конденсатора 3 будут небольшие и будут снижаться с увеличением частоты питающей сети.

Формула изобретения Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий первый силовой выпрямительный мост, к выходу постоянного тока которого подключен переход коллектор- эмиттер первого регулирующего транзистора, балластное сопротивление, первый и второй выводы которого подключены к входу переменного тока первого силового выпрямительного моста, первый и второй входные выводы для подключения источника питания и первый и второй выходные выводы для подключения нагрузки, блок управления компенсационного типа первым регулирующим транзистором, выход которого подключен параллельного переходу база-эмиттер первого регулирующего транзистора, причем первый входной вывод для подключения источника питания соединен с первым выводом балластного сопротивления, а второй входной вывод для подключения источника питания и второй выходной вывод для подключения нагрузки объединены, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона стабилизации выходного напряжения при изменении тока нагрузки, повышения КПД и надежности, введены второй силовой выпрямительный, мост и второй регулирующий транзистор, переключающий транзистор, датчик тока, первый и второй резисторы, первый и второй оптоэлектронные приборы, пороговый элемент, дополнительный выпрямительный мост, блок управления компенсационного типа вторым регулирующим транзистором и вспомогательный трансформатор, имеющий одну первичную и первую и вторую вторичные обмотки, первый и второй вспомогательные мосты, балластное сопротивление выполнено в виде конденсатора, причем входные выводы датчика тока подключены к второму выводу балластного со- противления и первому выходному выводу для подключения нагрузки, выходные выводы датчика тока подключены к входу переменного тока дополнительного выпрямительного моста, к выходу постоянного тока которого подключены последовательно соединенные пороговый элемент, второй резистор и включенные параллельно входные элементы первого и второго оптоэлектронных приборов, вход переменного тока второго силового выпрямительного моста и первичная обмотка вспомогательного трансформатора подключены параллельно выходным выводам для подключения нагрузки, к выходу постоянного тока второго силового выпрямительного моста подключен переход коллектор-эмиттер второго регулирующего транзистора, переход база-эмиттер которого подключен

к выходу блока управления компенсационного типа вторым регулирующим транзисто- ром, первая вторичная обмотка вспомогательного трансформатора через

первый вспомогательный выпрямительный мост подключена к входу блока управления компенсационного типа первого регулирующего транзистора, переход база-эмиттер которого зашунтирован выходным элементом первого оптоэлектронного прибора, вторая вторичная обмотка вспомогательного трансформатора через второй вспомогательный выпрямительный мост подключена к входу блока управления компенсационного типа вторым регулирующим транзистором, переход коллектор-эмиттер переключающего транзистора подключен параллельно переходу база-эмиттер регулирующего транзистора, переход базаэмиттер переключающего транзистора зашунтирован выходным элементом второго оптоэлектронного прибора и через первый резистор подключен к выходу постоянного тока второго вспомогательного

выпрямительного моста.

It

f3

«

Ј

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - расширение диапазона стабилизации выходного напряжения при изменении тока нагрузки, повышение КПД и надежности. Устройство содержит два силовых регулирующих элемента с блоками управления, балластное сопротивление и датчик тока. В зависимости от тока нагрузки подключается соответствующий силовой регулирующий элемент, При этом обеспечивается работа устройства либо в режиме последовательного, либо в режиме параллельного стабилизатора напряжения. Благодаря этому достигается поставленная цель. 1 ил.

-У) V

пУл

15

14