Ключевой регулятор выпрямленного напряжения Советский патент 1992 года по МПК G05F1/56 

ё

Использование: регулирование и стабилизация напряжения постоянного тока для питания различных потребителей. Сущность изобретения: регулятор содержит усилитель 7 мощности с задающим генератором на входе, а также транзисторный ключ 8, синхронизированный генератор 14 пилообразного напряжения и компаратор 9. Совокупность указанных элементов и их связей обеспечивает в каждом полупериоде входного напряжения надежную коммутацию регулирующего тиристора 3.1 з.п. ф-лы, Т ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве стабилизатора напряжения (тока) или управляемого регулятора параметров электрической энергии постоянного тока для питания потребителей.

Известны ключевые регуляторы напряжения (тока) с использованием тиристора в качестве регулирующего органа.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является ключевой стабилизатор выпрямленного напряжения, содержащий двуполупериодный выпрямитель, подключенный входом к источнику переменного тока и выходом к нагрузке через . регулирующий тиристор и DLC-фильтр.

Недостатком известного ключевого стабилизатора выпрямленного напряжения является ограниченный диапазон регулирования в области Низких уровней выходного напряжения (ограничение определяется напряжением стабилизации стабилитрона) и нарушение режима стабилизации при резкопеременном графике нагрузки, особенно в режимах, близких к холостому ходу, что снижает его эксплуатационную надежность.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и расширение диапазона регулирования ключевого регулятора выпрямленного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что у ключевого регулятора выпрямленного напряжения, содержащего двухполупериод- ный выпрямитель, подключенный входом к входным выводам, а выходом через регулирующий тиристор и DLC-фильтр - к выходным выводам, а также блок управления, входом подключенный к выходным вывоN

s: со

CJ

о сг

дам, а выходом к управляющему электроду тиристора, и включающий источник образцового напряжения, блок управления выполнен на усилителе мощности с задающим генератором на входе, выходом подключенном к выходу блока управления, транзисторном ключе, двухканальном синхронизированном генераторе пилообразного напряжения и компараторе, причем один входной вывод делителя напряжения соединен со входом блока управления, другой входной вывод подключен к выходу спадающая пила двухканального синхронизиро- ванного генератора пилообразного напряжения, а выход делителя напряжения соединен с инвертирующим входом компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с выходом источника образцового напряжения, соединенного по схеме суммирования с выходрм растущая пила двухканального синхронизированного генератора пилообразного напряжения, выход компаратора подключен к управляющему входу транзисторного ключа, коммутирующего цепь питания усилителя мощности. Кроме того, ключевой регулятор выпрямленного напряжения дополнительно снабжен источником напряжения смещения, который через разделительный диод подключен к инвертирующему входу компараторна.

На чертеже представлена схема ключевого регулятора выпрямленного напряжения.

Ключевой регулятор выпрямленного напряжения содержит двухполупериодный выпрямитель 1, подключенный входом к входным выводам 2, а выходом через регулирующий тиристор 3 и DLC-фильтр 4 - к выходным выводам 5, а также блок управления, входом подключенный к выходным выводам 5 и выходом к управляющему электроду тиристора 3, и включающий источник образцового напряжения 13. Блок управления выполнен на усилителе мощности с задающим генератором на входе 7, выходом подключенном к выходу блока управления, транзисторном ключе 8, двухканальном синхронизированном генераторе пилообразного напряжения 14, делителе напряжения 6 и компараторе 9. Один входной вывод делителя напряжения б соединен со входом блока управления,- другой входной вывод подключен к выходу спадающая пила двухканального синхронизированного генератора пилообразного напряжения 14. а выход делителя напряжения б соединен с инвертирующим входом компаратора 9, н еинвертирующий вход которого соединен с выходом 12 источника образцового напряжения 13. соединенного по схеме суммирования с выходом растущая пила двухканального синхронизированного генератора пилообразного напряжения 14. Выход компаратора 9 подключен к управляющему

входу транзисторного ключа 8, коммутирующего цепь питания усилителя мощности 7. Источник напряжения смещения 11 через разделительный диод 10 подключен к инвертирующему входу компаратора 9.

0 Ключевой регулятор выпрямленного напряжения работает следующим образом.

В установившемся режиме происходит периодическое открытие регулирующего тиристора 3 с удвоенной частотой переменно5 го напряжения питания на входных выводах 2. Для повышения надежности открытия регулирующего тиристора 3 при любом мгновенном значении напряжения полусинусоиды на его управляющие электроды по0 ступает сигнал неизменной амплитуды с выхода усилителя мощности 7, управляемого по цепи питания транзисторным ключом 8. Закрытие регулирующего тиристора осуществляется по способу естественной ком5 мутации, так как двухполупериодный выпрямитель 1 не имеет фильтра с накопителями энергии. На вход транзисторного ключа 8 поступают управляющие импульсы напряжения с выхода компаратора 9, инвер0 тирующий и неинвертирующий входы которого соединены соответственно с делителем выходного напряжения 6 и выходом 12 источника образцового напряжения 13, т.е. устройство представляет собой зам5 кнутую систему автоматического регулирования, содержащую исполнительный орган и схему сравнения регулируемого параметра с образцовой величиной. Для того, чтобы в каждом полупериоде происходило откры0 тие регулирующего тиристора 3 (это улучшает динамические качества ключевого регулятора выпрямленного напряжения и, следовательно, его эксплуатационную надёжность), источник образцового напряже5 ния 13 и делитель напряжения 6 включены по схеме суммирования напряжений соответственно с выводами растущая пила и спадающая пила двухканального синхронизированного генератора пилообразного

0 напряжения 14. Вследствие этого подаваемые на входы компаратора 9 напряжения будут иметь постоянные и пилообразные составляющие, а так как частота следования пилообразных напряжений синхронизиро5 вана с частотой выпрямленного напряжения двухполупериодного выпрямителя 1, то всегда будет обеспечиваться срабатывание компаратора 9 в интервале каждого полупериода выпрямленного напряжения. Выходные напряжения двухканального

синхронизированного генератора пилообразного напряжения 14 синхронизированы сигналами в момент, прохождения через нуль выпрямленного напряжения двухполу- периодного выпрямителя 1. Наличие на входах компаратора 9 возрастающего опорного напряжения и спадающего напряжения обратной связи однозначно определяет момент включения регулирующего тиристора 3.

Таким образом, с помощью пилообразных напряжений, синхронизированных напряжением двухполупериодного выпрямителя 1, обеспечивается надежное и четкое срабатывание компаратора 9 в каждом полупериоде, что повышает эксплуатационную надежность ключевого регулятора выпрямленного напряжения.

Введение в схему ключевого регулятора выпрямленного напряжения источника напряжения смещения 11 позволяет регулировать выходное напряжение практически с нулевого значения и исключить выбросы напряжения на выходе DLC-фильтра 4 в момент включения в сеть ключевого регулятора выпрямленного напряжения, так как на инвертирующем входе компаратора 9 и выходе делителя напряжения 6 будет напряжение, отличное от нуля. При появлении напряжения на выходе DLC- фильтра 4 разделительный диод 10 запирается и источник напряжения смещения 11 не будет влиять на режим работы компаратора 9.Таким образом, введение в схему ключевого регулятора выпрямленного напряжения источника напряжения смещения 11 и разделительного диода 10 обеспечивает расширение диапазона регулирования.

Формула изобретения

входным выводам, а выходом через регулирующий тиристор и LCD-фильтр - к выходным выводам, а также блок управления, входом подключенный к потенциальному 5 выходному выводу, а выходом - к управляющему электроду тиристора, и включающий источник образцового напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, блок управ0 ления выполнен на усилителе мощности с задающим генератором на входе, транзисторном ключе, двухканальном синхронизи- рованном генераторе пилообразного напряжения, делителе напряжения и компа5 раторе, причем один входной вывод делителя напряжения использован в качестве входа блока управления, другой входной вывод делителя напряжения подключен к выходу спадающая пила двухканального

0 синхронизированного генератора пилообразного напряжения, а выход делителя напряжения соединен с инвертирующим входом компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с выходом источни5 ка образцового напряжения, соединенного по схеме суммирования с выходом растущая пила двухканального синхронизированного генератора пилообразного напряжения, выход компаратора подклю0 чен к управляющему входу транзисторного ключа, силовые, выводы которого включены м.ежду общей шиной и цепью питания усилителя мощности, выход которого использован в качестве выхода блока управ5 ления.

2. Регулятор по п. 1.отличающий с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, блок управления снабжен 0 источником напряжения смещения, который через введенный разделительный диод подключен к инвертирующему входу компаратора.