СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1971 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к полупроводниковым источникам питания вычислительны.к машин.

По основному авт. св. № 143461 известны стабилизаторы напряжения постоянного тока, содержащие дополнительно выпрямитель, ключ и компенсационный стабилизатор напряжения.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагае.мого стабилизатора.

Стабилизатор содержит блок / включения, отключения и защиты, трехфазный трансформатор 2, нерегулируемый шестифазный выпрямитель 3, компенсационный шестифазный выпрямитель 4, конденсатор 5, регулиру1ащий транзистор 6 стабилизатора, ключевой транзистор 7, вспомогательный опорный источник 8, усилитель 9 стабилизатора, последовательный основной стабилизатор 10, однофазный трансформатор 11, магнитный усилитель 12, регулируемый однофазный выпрямитель 13, трансфор.матор 14 вспомогательных источников питания, вспомогательные источники питания 15, функциональный преобразователь тока 16, мощный транзистор 77 преобразователя тока, согласующий транзистор 18, усилительный транзистор 19 преобразователя тока, стабилитроны 20 опорного источника преобразователя тока, регулируемый резистор 21 отрицательной обратной связи преобразователя тока и

измерительный делитель 22 преобразователя тока.

Предлагаемый стабилизатор имеет основной нерегулируемый шестифазный вьифямитель 3, с которым последовательно включен однофазный регулируемый выпрямитель 13. Мощность пос;1еднего зависит от пределов изменения напряжения сети и пределов регулировки выходного напряжения. Если выходное

напряжение не регулируется, то, например, при изменении напряи ения сети в пределах + 10%, мощность и напряжение однофазного регулируемого выпрямителя составляют 20% от полной мощности стабилизатора, поэтому

габариты его невелики, а су.ммарное напряжение, которое поступает па коллекторы регулирующих транзисторов, имеет пульсации немногим больше, чем у обычного шестифазного выпрямителя при минимальном объеме фильтров.

Объем однофазного регулируемого выпрямителя значительно меньше, чем объем трех магнитных усилителей в обычном трехфазном варианте стабилизатора. Суммарное напряжение выпрямителей питает стабилизатор 10 последовательного типа с регулирующим мощным транзистором 6. Для уменьшения числа регулирующих транзисторов 6 при больших токах нагрузки в предлагаемой схеме на них поддерлчивается поусилителя 12 с внутренней обратной связью, который управляется функциональным преобразователем тока /6, представляющим собой схему последовательного стабилизатора с разомкнутой цепью обратной связи, т. е. измерительный делитель 22 его подключеи не к BL)iходу стабилизатора (эмиттеру транзистора 17), а к коллектору регулирующего транзистора 6 основного стабилизатора W. Туда же подключен и опорный источник иреобразователя, стабилитроны 20 которого включены в прямом направлении. Плюсовая шина преобразователя подключепа к выходу основного стабилизатора, благодаря чему на измерительный делитель 22 подается напряжение перехода коллектор-эмиттер регулирующего транзистора 6. Выход функционального иреобразователя замкнут на регулируемый резистор 21 отрицательной обратной евязи, с помощью которого обеспечивается необходимая зависимость тока коллектора транзистора /7 от измепеиия напряжения на переходе коллектор-эмиттер трапзистора 6.

Для обеспечепия необходимой фазы изменения ипдуктивпости магпитного усилителя J2 обмотка смещения его иодключена к выходу стабилизатора 10, а обмотка управлеиия включена последовательно в коллекторную цепь преобразователя тока 16 так, что ампервитки ее паправляются ветречно ампервиткам обмотки смещеиия. Преобразователь тока имеет нарастающую характеристику выходного тока при увеличении напряжения па его входе. При минимальном напряжении сети (и наибольшем токе нагрузки) ток регулятора минимален, и магпнтный усилитель имеет наименьшую индуктивность за счет иодмагничивания обмоткой смещения, при новыщенном панряженин сети (и минимальном токе нагрузки) ток преобразователя максимален и нолностью комнепсирует амнервитки обмотки смещения.

Для получения высокой чувствительности функционального нреобразователя тока к малейшему изменению ианряжения между коллектором и эмиттером регулирующего транзистора 6 стабилизатора 10 он имеет усилитель напрял4ения на транзисторе 19, который управляет мощным и основным транзисторами 17 и 18, усиливающими ток. Регулируемый резистор 21 стабилизирует работу схемы и обеспечивает необходимую зависимость выходного тока в функции входного нанряжения.

Такое унравление напряжением регулируемого выпрямителя обеспечивает постоянство нанряжения между коллектором и эмиттером регулирующего транзистора стабилизатора с высокой точностью при изменении папряжеиия сети, тока нагрузки и выходного напряжения и позволяет значительно сократить число мощных транзисторов стабилизатора. Кроме того, напряжение на коллекторе регулирующего транзистора также оказывается стабилизированным нри изменении нанряжения сети и тока нагрузки и меняется только при регулировке выходного нанряжения, отличаясь от него па постоянную величину.

У известных етабилизаторов при скачках панряжения еети или тока нагрузки могут

иметь меето провалы в напряжении выпрямителя, питающего стабилизатор. Чтобы исключить провалы в выходном напряжении стабилизатора, обычно повышают напряжение выпрямителя, что приводит к увеличению рассеиваегмой на транзисторах мощности, увеличению их числа, увеличению габаритов стабилизатора и снижению к.п.д.

Так как магнитный усилитель имеет сравнительно больщую постоянную времени регулпрования, то паиряжепие на регулирующих транзисторах ири динамическом изменении панряжения выирямителей изменяется и восстанавливается со скоростью, оиределяемой иостояиной времени магнитного усилителя и

его схемы уиравления. Для ускорения времеии восстановления и исключения провалов в выходном напряжении в предлагаемый стабилизатор введеп компепеациоппый шестифазный выпрямитель 4 и быетродействующий ключ па

трапзисторе 7. Компенсационный выпрямитель заряжает копдепсатор 5, ключ 7 отпирается при уменьшении напряжения между коллектором и эмиттером регулирующего транзистора 6 ниже заданного минимального значения, и

коидепсатор 5 разряжается через ключ 7 на основной выпрямитель, компенсируя возникший провал напряжения.

Ключевой транзистор 7 управляетея напряжением коллектор-эмиттер регулирующего

трапзиетора 6, вепомогательпый источиик 8, питающий цеиь делителя в цеии базы ключевого трапзиетора, подключен к «минусовому выходу стабилизатора, в результате чего уровень срабатывания ключа не зависит от величипы выходного нанряжения стабилизатора при его регулировке. Так как провалы напряжения выпрямителя ироисходят нерегулярно (обычно они проявляются в виде однократных скачков), то мощность, рассеиваемая на ключевом транзисторе, невелика, что позволяет примепить в качестве ключа высокочастотный транзистор, тем самым повышая его быстродействие. Практически на выходе стабилизатора провалы напряжения полностью исключаются. Во всех аварийных режимах имеющаяся в стабилизаторе схема включения, отключения и защиты отключает стабилизатор от еети переменного тока.

Вспомогательные источники 75, питающиеея

от трансформатора 14 (или от доиолнительиых обмоток трансформатора 2), обеспечивают все вспомогательные напряжения, необходимые для стабилизатора.

Предмет изобретения

стабилизатор напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента стабилизации и к.п.д. устройства, параллельно переходу коллектор-эмиттер регулирующего транзистора компенсационного стабилизатора

подключены последовательно соединенные источник опорного напряжения и резистор делителя напряжения стабилизатора тока, а к выходу последнего подключен регулируемый резистор отрицательной обратной связи.