Стабилизирующий источник постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК G05F1/569 

И t

Использование: во вторичных источниках электропитания с широкими пределами регулирования выходного напряжения. Сущность изобретения: устр-во содержит силовой трансформатор, выпрямитель, сглаживающий LC-фильтр, стабилизатор постоянного напряжения, включенные последовательно в силовую шину, регулирующий элемент, измерительный узел, два конденсатора, два транзистора, два резистора и токоограничивающий элемент. В устр-ве обеспечено плавное регулирование заполнения провалов выпрямленного напряжения в широких пределах, Улучшаэтся качество выходного напряжения, снижается мощность рассеяния. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проекти- рований источников вторичного электропитания.

Известны источники постоянного напряжения, в которых регулировка выходного напряжения осуществляется путем изменения степени заполнения провалов выпрямленного напряжения.

В одном из известных источников (авт, св. № 765788, кл. G 05 F 1/56, 1978) вышеуказанный метод регулирования выходного напряжения получен путем параллельного включения стабилизатора постоянного напряжения и выпрямителя. Недостатком данного источника является сложность схемного построения,

В другом известном источнике (авт. св. № 1429101, кл. G 05 F 1/613, 1987) схема значительно упрощена путем исключения выпрямителя. Однако существенным недостатком источника является большая мощность рассеяния регулирующего элемента, который обеспечивает линейную регулировку уровня заполнения провалов напряжения на входе сглаживающего LC-фильтра.

Наиболее близок к предлагаемому принятый за прототип (авт. св. № 1325434, кл. G 05 F 1/569) стабилизирующий источник постоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор, выпрямитель, сглаживающий LC-фильтр, стабилизатор постоянного напряжения, включенные последовательно в силовую шину, первый конденсатбр, подключенный через диод в прямом направлении к выходу выпрямителя; регулирующий элемент, включенный встречно-параллельно диоду, и измерительный узел.

В известном источнике при снижении питающего напряжения ниже заданной величины отпирается регулирующий элемент.

Ivl О 4 00 х|

и провалы напряжения на входе сглаживающего LC-фильтра заполняются н,апряже- нием разряда первого конденсатора. В результате напряжение на выходе сглаживающего LC-фильтра повышается до прежней величины.

Однако существенными недостатками известного источника являются повышенная мощность рассеяния и низкое качество выходного напряжения.

Указанные недостатки .объясняются тем, что напряжение на выходе сглаживающего LC-фильтра компенсируется (увеличивается до прежней величины) лишь при снижении питающего напряжения до определенной величины, а при увеличении питающего напряжения компенсации не происходит, т.е, известное техническое решение обеспечивает снижение колебания выходного напряжения сглаживающего LC- фильтра в 1,672 раза, что не всегда является достаточны м для получения требуемого качества выходного напряжения и малой мощности расс еяния стабилизатора постоянного напряжения.

Цель изобретения - снижение мощности рассеяния с одновременным улучшением качества выходного напряжения путем расширения пределов регулирования, Поставленная цель достигается тем, что стабил и зирующий источник постоянного напряжения, содержащий силовой транс- фор мЗтбр, выпрямитель, сглаживающий LC- фильтр, стабилизатор постоянного напряжения, включенные последовательно в силовую шину, первый4конденсатор, подключенный через диод в прямом направлении к выходу выпрямителя, регулирующий элемент, включенный встречно-параллельно диоду, и измерительный у$ел, снабжен пе рвУм и вторым транзисторами, первым и .вторым резисторами, токоограничивающим элементом и вторым конденсатором, причем эмиттер первого транзистора подключен к в ыхоДу выпрямителя, его базовая цепь подключена к точке соединения диода с первым конденсатором, а коллектор через последовательно соединенные первый и второй резисторы подключен к общей шине и эмиттеру второго транзистора, база которого соединена с общей точкой первого и второго резис торЬв,коллектор чер ез второй конденсатор - с общей шиной и йепосрёд- ственно подключен к первому входу измерительного узла, вторая входная цепь которого соединена с выходом сглаживающего LC-фильтра.

При колебании входного напряжения плавно изменяется угол отпирания регулирующего элемента, в результате расширяются пределы регулирования заполнения провалов напряжения на выходе выпрямителя, улучшается качество выходного напряжения, снижается мощность рассеяния

5 стабилизатора.

Анализ научно-технической и патентной литературы не выявил аналогичных технических решений.

На фиг. 1 представлена электрическая

10 схема предлагаемого стабилизирующего источника постоянного напряжения, на фиг. 2 - диаграммы напряжения на элементах источника, поясняющие его работу.

Предлагаемый стабилизирующий ис15 точник постоянного напряжения содержит силовой трансформатор 1, выпрямитель 2, crлaживaющийLC-фильтpЗ, стабилизатор 4 постоянного напряжения, первый конденсатор 5, диод 6, регулирующий элемент 7,

0 включающий светодиод 8 и фототиристор 9, измерительный узел 10, первый 11 и второй 12 транзисторы, первый 13 и второй 14 резисторы, токоограничивающий элемент 15 и второй конденсатор 16.

5Первичная обмотка силового трансформатора 1 соединена в выводами для подключения питающего напряжения, вторичная обмотка через выпрямитель 2 и сглаживающий LC-фильтр З связана с входом стабили0 затора 4 постоянного напряжения, выход которого образует выход источника. Первый конденсатор 5 через диод 6 в прямом направлении и через фототиристор 9 в обратном направлении подключен к входу

5 сглаживающего LC-фильтра З, а через последовательно соединенные токоограничивающий элемент 15 и второй конденсатор 16 связан с общей шиной. Эмиттер первого транзистора 11 подключен к выходу выпря0 мителя 2, база его связана с первым конденсатором 5, а коллектор через последовательно соединенные первый 13 и второй 14 резисторы подключен к общей шине и эмиттеру второго транзистора 12.

5 База второго транзистора 12 соединена с общей точкой первого 13 и второго 14 резисторов, коллектор подключен к второму кон- денсатору 16 и к первому входу измерительного узла 10, второй вход кото0 рого связан с выходом сглаживающего LC- фильтра 3, а выход через светодиод 8 регулирующего элемента 7 подключен к выходу сглаживающего LC-фильтра З.

Предлагаемый стабилизирующий ис5 точник постоянного напряжения работает следующим образом. При колебаниях питающего напряжения угол заполнения его провалов изменяется таким образом, что напряжение на выходе сглаживающего LC- фильтра 3 меняется незначительно, Происходит это следующим образом. Первый конденсатор 5 заряжается выпрямленным напряжением выпрямителя 2 через диод 6 в период а -аг (фиг. 2а). В этот момент первый транзистор 11 отперт напряжением диода 6, отперт и второй транзистор 12, шунтирующий второй конденсатор 16, После заряда первого конденсатора 5 запираются первый 11 и второй 12 транзисторы, второй конденсатор 16 через токоограничи- вающий элемент 15 начинает заряжаться по линейному закону ( аг - ОА , фиг. 26). Напряжение второго конденсатора 16 прикладывается к первому входу измерительного узла 10, часть выходного напряжения сглаживающего LC-фильтра З (Уз, фиг. 26) - к второму входу. В тот момент, когда возрастающее напряжение на первом входе измерительного узла 10 превысит напряжение второго входа ( оз , фиг. 26, в), появляется сигнал на выходе измерительного узла 10 (фиг. 2в), срабатывает светодиод 8, отпирается фототиристор 9 регулирующего элемента 7, и провалы пульсирующего напряжения на входе сглаживающего LC- фильтра 3 заполняются напряжением заряженного первого конденсатора 5 ( оз - ОА , фиг. 2а). Разряд первого конденсатора 5 длится до момента, когда напряжение на нем становится равным возрастающему значению выпрямленного напряжения выпрямителя 2 ( ОА , фиг, 2а),

При увеличении питающего напряжения ( а& - «14 , фиг, 2а) повышается напряжение на выходе сглаживающего LC-фильтра З, уровень напряжения, поступающий на второй вход измерительного узла 10, возрастает до величины из (фиг. 26). Это приводит к увеличению угла отпирания регулирующего элемента 7 ( «7 , «и , фиг. 2а, б), снижению степени заполнения провалов выпрямленного напряжения выпрямителя 2 ( OB , фиг. 2а). В результате напряжение на выходе сглаживающего LC- фильтра 3, следовательно, и выходное напряжение источника (фиг. 2г), увеличиваются в значительно меньшей степени.

В случае снижения питающего напряжения (а 14 - «21 , фиг. 2а, б) соответственно уменьшается напряжение, поступающее1(на второй вход измерительного узла 10 (Уз . фиг. 26),уменьшается угол отпирания регулирующего элемента 7 (ел , #21 , фиг, 2а, 6), что приводит к увеличению степени заполнения провалов выпрямленного напряжения выпрямителя 2 ( а 17 -«19 , фиг. 2а).

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Напряжение на выходе сглаживающего LC-фильтра З, следовательно, и выходное напряжение источника (фиг. 2г), снижаются в значительно меньшей степени.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет обеспечить плавное фазовое регулирование заполнения провалов выпрямленного напряжения выпрямителя 2 в широких пределах, что улучшает качество выходного напряжения источника, снижает мощность рассеяния стабилизатора 4 побтбянного напряжения.

Так как нестабильность напряжения на выходе сглаживающего LC-фильтра З значительна снижена, во многих случаях стабилизатор 4 постоянного напряжения может быть исключен, схема упрощается.

Эксперименты подтвердили работоспособность и положительные качества стабилизирующего источника постоянного напряжения. По сравнению с прототипом в 10 раз снижены нестабильность и пульсации выходного напряжения, в 3 раза уменьшена мощность рассеяния.

Формула изобретения

Стабилизирующий источник постоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор, выпрямитель, сглаживающий (С-фмл тр, стабилизатор постоянного напряжения включенные последовательно в силовую шину, первый конденсатор, через диод в прямом направлении подключенный к выходу выпрямителя, регулирующий элемент, включенный встречно-параллельно диоду,и измерительный узел, о т л и ч a root и и с я тем, что, с целью снижения мощности рассеяния с одновременным улучшением качества выходного напряжения путем расширения пределов регулирования, он снабжен первым и вторым транзисторами, первым и вторым резисторами, токосгранич / вающим элементом и вторым конденсатором, причем эмиттер первого транзистора подключен к точке соединения диода с первым конденсатором, а коллектор через последовательно соединенные пер- зый и второй резисторы подключен к общей шине и эмиттеру второго транзистора, база которого соединена с общей точкой первого и второго резисторов, коллектор через токоограничивающий элемент подключен к точке соединения конденсатора с диодом, через второй конденсатор соединен с общей шиной и непосредственно подключен к первому входу измерительного узла, вторая входная цепь которого соединена с выходом сглаживающего LC-фильтра

Фиг. I

/ « wfc

i

JrKqWi«g HyjMJiHB -.

ifJ.i I) Jf b 4A, 4f

««

4

«

-о/

- V- i t у ,

4 S-..J. S}j J$ /j

t I

v .«,

M S

fyf.. l н

el.

/tf Jff

««W -irf7WW

U

ЬеЖюахги| щ.

А/л V - «itf

8L.V- i jnTiii i ViVyat.rf.BjT trViK MilnMMf