Стабилизированный выпрямитель Советский патент 1992 года по МПК H02M7/12 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам преобразования переменного напряжения в постоянное стабилизированное напряжение.

Известна схема однофазного управляющего устройства с фазосдвигающей RC(RI)-uenbto, содержащая многообмоточный вспомогательный питающий трансформатор TVI и трансформаторное управление TV2 для гальванической развязки и согласования. Импульсы напряжения управления тиристорами выпрямителя-стабилизатора подаются с выходов.

Недостатком схемы однофазного управляющего устройства является отсутствие элементов обратной связи, а кроме того большое число технологически сложных в изготовлении трансформаторов.

Наиболее близким к заявленному устройству является стабилизированный преобразователь, включающий силовой трансформатор, диодно-тиристорный мост, имеющий в двух смежных плечах диодУ, а в двух других - тиристоры, диагональю переменного тока подключенных ко вторичной обмотке трансформатора, а диагональю постоянного тока через фильтр к нагрузке по- стоянного тока и блок управления, состоящий из блока питания, соединенного с генератором и компаратором и управляющего тиристора и трансформатора.

Однако к недостаткам данного устройства следует отнести достаточно большое число трансформаторов и вспомогательных обмоток в силовом трансформаторе.

Целью изобретения является упрощение устройства за счет сокращения числа моточных изделий.

Поставленная цель достигается тем, что блок управления снабжен первой, второй, третьей и четвертой RC-цепями, резистив- ным делителем напряжения, элементом совпадения, инвертором, элементом согласования первым и вторым диодами, резистором, первой и второй резистивно- диодными цепями, причем первая и вторая RC-цепи подключены к крайним выводам вторичной обмотки силового трансформатора, параллельно конденсаторам RC-цепи

включены, соответственно, первый и второй диоды, анодами подсоединенными к общей точке RC-цепей, подключенной через третий диод к отрицательному выводу источника питания, к которому подключен эмиттер ключевого транзистора, при этом база ключевого транзистора подключена к общей шине первой и второй RC-цепей, а коллектор соединен со средней точкой третьей RCцепи, резистор которой свободным выводом подключен к источнику стабилизированного напряжения через резистор, а к неинвертирующему входу компаратора непосредственно, а свободный вывод конденсатора третьей RC-цепи подключен к отрицательному выводу источника питания, при этом инвертирующий вход компаратора соединен со средней точкой резистивного делителя, крайними выводами подсоединенного к отрицательному и положительному выводам источника питания, а выход компаратора соединен с первым входом элемента совпадения, вторым входом соединенным с выходом импульсного генератора, а выходом через инвертор и элемент согласования с управляющим электродом управляющего тиристора, причем управляющий тиристор соединен с положительным выводом источника питания и через четвертую RC-цепь, первую и вторую резистивно- диодные цепи с управляющими электродами тиристоров диодно-тиристорного моста.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов и соединением этих элементов между собой, а также другими элементами, согласно прилагаемой схемы, что позволяет значительно

упростить устройство.

Таким образом, можно сделать вывод, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения новизна.

При проведении патентных исследований не были обнаружены технические решения, обладающие признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, благодаря которым можно обойтись без

специальных вспомогательных трансферматоров и дополнительных обмоток в силовом трансформаторе.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленное техническое решение обладает существенными отличиями.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором приведена структурная схема устройства.

Оно состоит из силового трансформатора 1, диодно-тиристорного моста, имеющего в двух смежных плечах диоды 2 и 3, а в двух других - тиристоры 4 и 5, которые диагональю переменного тока подключены к вторичной обмотке трансформатора 1, диагональю постоянного тока через фильтр 6 к нагрузке. При этом катоды диодов 2 и 3 через резистор 7, а аноды тиристоров 4 и 5 через диод 8 соединены со средней точкой вторичной обмотки силового трансформатора 1. К крайним выводам обмотки трансформатора 1 подключены последовательно соединенные первая 9 и вторая 10 RC-цепи блока управления 11. Параллельно конденсаторам первой 9 и второй 10 RC-цепей подключены соответственно первый 12 и второй 13 диоды, анодами подсоединенными к общей точке первой 9 и второй 10 RC-цепей, которая через третий диод 14 подключена к отрицательному выводу нагрузки источника питания (на чертеже не показано позицией), к которому подключен эмиттер ключевого транзистора 15, причем база последнего подключена к общей шине 9 и второй 10 RC-цепей, а коллектор - соединен со средней точкой третьей 16 RC-цепи, резистор которой свободным выводом подключен к источнику стабилизированного напряжения Уст. через резистор 17, а к неинвертирующему входу компаратора 18 непосредственно. Свободный вывод конденсатора третьей 16 RC-цепи подключен к отрицательному выводу источника питания Инвертирующий вход компаратора 18 соединен со средней точкой резистивного делителя 19, крайние выводы которого подключены соответственно к отрицательному и положительному выводам источника питания. Выход 18 соединен с первым входом элемента совпадения 20, второй вход которого соединен с выходом импульсного генератора 21. Выход элемента совпадения 20 через инвертор 22 и элемент согласования 23, состоящий из резистора, конденсатора, трансформатора и диода, соединен с управляющим электродом управляющего тиристора 24. Управляющий тиристор 24 соединяет положительный вывод источника питания через четвертую 25 RC-цепь и первую 26 и вторую 27 резистивно-диодные цепи, с управляющими электродами тиристоров 4 и 5 диодно-тиристорного моста

Работа устройства осуществляется следующим образом.

5От переменного напряжения вторичной

обмотки трансформатора 1 через диод 8 поочередно отпираются диоды 2 и 3. При одной полуволне напряжения через открытый диод 2, нагрузку второй 13 и третий 14 дио0 ды, резистор второй 10 RC-цепи проходит полуволна синусоидального тока, когда мгновенное напряжение на Ёторичной обмотке превышает встречное включенное постоянное напряжение на нагрузке. В конце

5 полупериода напряжения третий 14 диод закрывается, а через первую 9 RC-цепь и цепь база-эмиттер ключевого транзистора 15 проходит импульс заряда конденсатора первой 9 RC-цепи от источника питания по0 стоянного напряжения. Импульсом совпадающим с задним фронтом полупериода переменного напряжения отпирается ключевой транзистор 15.

При встречной полуволне напряжения

5 через открытый диод 3 проходит полуволна синусоидального тока через нагрузку, первый 12 и третий 14 диоды и резистор первой RC-цепи. В конце полупериода, когда третий 14 диод закрывается через резистор

0 второй 10 RC-цепи и цепь база-эмиттер ключевого транзистора 15, проходит отпирающий его импульс. Таким образом ключевой транзистор 15 отпирается в конце каждого полупериода переменного напряжения.

5 При отпирании транзистора 15 цепью коллектор-эмиттер, разряжается конденсатор третьей 16 RC-цепи. Питание этой цепи осуществляется от источника стабилизированного напряжения V ст , так что на неин0 вертирующий вход компаратора 18 с резистивного делителя 19 подается нормированное пилообразное напряжение.

На инвертирующий вход компаратора 18 со средней точки резистивного делителя

5 19 подается напряжение обратной связи, снимаемое с нагрузки. На выходе компаратора 18 формируется положительный импульс, когда мгновенное значение пилообразного напряжения становится больше

0 напряжения обратной связи. При уменьшении напряжения на нагрузке длительность импульса увеличивается, приближаясь к началу полуволны синусоидального напряжения

5 С выхода компаратора 18 импульсы подаются на первый вход элемента совпадения 20, на второй выход которого поступают высокочастотные положительные импульсы с выхода генератора 21. Генератор 21 служит для формирования на выходе

элемента совпадения 20 серии импульсов, которой обеспечивается управляемость тиристорами 4 и 5 стабилизированного преобразователя, если передний фронт импульса с выхода компаратора 18 выходит за область управления.

С выхода элемента совпадения 20 импульсы инвертируются инвертором 22 и через элемент согласования 23 подаются на управляющий электрод тиристора 24. Тиристор 24 открывается и от вторичной обмотки трансформатора 1 через один из диодов 2 или 3, в зависимости от полярности полупе- рмода напряжения, проходит импульс заряда четвертой 25 RC-цепи конденсатора через первую 26 и вторую 27 резистивно-ди- одные цепи на управляющий электрод соответствующего тиристора 4 или 5. Таким образом, использование предполагаемого устройства позволит повысить надежность работы стабилизированного преобразователя за счет исключения моточных изделий, которые вызывают частые отказы в работе. Формула изобретения Стабилизированный выпрямитель, включающий силовой трансформатор, ди- одно-тиристорный мост, имеющий в двух смежных плечах диоды, а в двух других - тиристоры, диагональю переменного тока подключенный к вторичной обмотке трансформатора, а диагональю постоянного тока через фильтр к нагрузке и блок управления, включающий импульсный генератор, управляющий тиристор, компаратор, источник питания, источник стабилизированного напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства за счет сокращения числа моточных изделий, блок управления снабжен первой, второй, третьей и четвертой RC-цепями, резистивным делителем напряжения, элементом совпадения, инвертором, элементом согласования, первым и вторым диодами, резистором, первой и второй резистивно-диодными цепями,

причем первая и вторая RC-цепи подключены к крайним выводам вторичной обмотки силового трансформатора, параллельно конденсаторам RC-цепей включены соответственно первый и второй диоды, анодами, подсоединенными к общей точке RC-цепей, подключенной через третий диод к отрицательному выводу источника питания, к которому подключен эмиттер ключевого транзистора, при этом база ключевого

транзистора подключена к общей точке первой и второй RC-цепей, а коллектор соединен со средней точкой третьей RC-цепи, резистор которой подключен свободным выводом к источнику стабилизированного

напряжения, через резистор, а к неинвертирующему входу компаратора непосредственно, а свободный вывод конденсатора третьей RC-цепи подключен к отрицательному выводу источника питания, при этом

инвертирующий вход компаратора соединен со средней точкой резистивного делителя, крайними выводами подсоединенного к отрицательному и положительному выводам источника питания, а выход компаратора соединен с первым входом элемента совпадения, вторым входом соединенным с выходом импульсного генератора, а выходом через инвертор и элемент согласования с управляющим электродом управляющего

тиристора, причем управляющий тиристор соединен с положительным выводом источника питания и через четвертую RC-цель, первую и вторую резистивно-диодные цепи с управляющими электродами тиристоров

0 диодно-тиристорного моста.

Сущность изобретения1 устройство состоит из силового трансформатора 1, диод- но-тиристорного моста. К крайним выводам обмотки трансформатора 1 подключены последовательно соединенные первая 9 и вторая 10 RC-цепи блока управления 11, параллельно конденсаторам включены соответственно первый 12 и второй 13 диоды. Аноды диодов 12 и 13 подсоединены к общей точке RC-цепей, которая через третий диод 14 подключена к отрицательному выводу источника питания, к которому подключен эмиттер ключевого транзистора 15. База ключевого транзистора 15 подключена к общей шине RC-цепей 9 и 10, а коллектор соединен со средней точкой третьей RC-цепи 16, резистор которой свободным выводом подключен к источнику стабилизированного напряжения через резистор 17, а к неинвертирующему входу компаратора 18 непосредственно. Свободный вывод конденсатора третьей RC-цепи 16 подключен к отрицательному выводу источника питания. Инвертирующий вход компаратора 18 соединен со средней точкой рези- стивного делителя 19, крайними выводами подсоединенного к отрицательному и положительному выводам источника питания. Выход компаратора 18 соединен с первым входом элемента совпадения 20, вторым V Ё