Источник питания стабилизированным напряжением постоянного тока Советский патент 1978 года по МПК G05F1/56 

(54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА чен к управпякяцему входу тиристорного вы прямитепя, измеритепьный орган с источни ком опорного напряжения, входом соединенн с выводами для подключения нагрузки, вход усипитепя подключен ко входу нндукти но-емкостного фильтра через дополнигепьно введенные и соединенные последоватепЬ но интегрирукаций блок и первый резистор, причем вход интегрирукадего блока дополнительно подключен через соединенные последовательно дополнительно введенный второй резистор и источник опорного напряжения к выходу измерительного органа, кроме того, интегрирующий блок выполнен в виде последовательной резистивно-ем- костной цепи, конденсатор которой по,акпючен ко входу усилителя, содержащего соединенные последовательно транзистор и фотодатчик оптрона, фотоприемник которого подключен параллельно переходу анодуправляющий электрод тиристоров выпрямителя. На фиг. 1 приведена функциональная схема источника питания стабилизированным напряжением на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие при(щип его работы на фиг. 3принципиальная схема одного из вариантов, поясняющая возможные схемные решения отдельных узпов источника питания. Источник содержит поспедоватепьно соединенные и подключенные к выводам 1 тиристо{эный выпр5 митель 2 с регулирующими тиристорами 3, усилитель 4, вход которого через интегрирующий блок 5 и резистор 6 подключен ко входу индуктивноемкостного фильтра 7, а вход интегрирующего блока подключен через последовательно соединенные резистор 8 и источник опор ного напряжения 9 к выходу измерительного органа, вьгоодь 10 для подключения нагрузки 11 и устройство 12 отрицательной обратной связи, вторичные обмотки 13 трехфазного трансформатора тиристорного выпрямителя 2. Усилитель 4 состоит из оптрона 14, усилительного транзистора 15 для питания которого предусмотрена дополнительная клемма 16, резисторов 17 и диодов 18. Источник работает следующим образом. Ток в нагрузку 11 поступает от источника питания переменного тока, подключаемого к выводам 1 через тиристорныЙ выпрямитель 2, индуктивно-емкостный сглаживаю щий фильтр 7 и выходные выводы Ю. Регу лирование выходного напряжения осуществля ется тиристорами 3, например, соединенными между собой по трехимпульсной схеме. Сигнал на управляющие электроды тиристоров 3 поступает с усилителя 4 в те момен ты времени, когда напряжение на выходе интегрирующего блока 5 проходит нулевое значение (фиг. 2, напряжение IT ). Каждый тиристор 3 включается поочередно и переходит в отклоненное состояние в pOFiue соответствующего полупериода напряжения источника питания. В результате напряжение на входе фильтра 7 изменяется в зависимости от фазы импульса управления и имеет вид, приведенный на фиг. 2, 11 . Напряжение на нагрузке 11 в силу сглаживающего действия фильтра 7 будет постоянно по величине и равно среднему значению напряженияТГ-. Последнее автоматически поддерживается равным напряжению опорного источника 9(Uj). На вход интегрирующего блока 5 подается разность двух напряжений U и Ч 9 В момент времени t 0 (фиг. 2), когда включился один из тиристоров 3 и напряжение питания (ej) появилось на входе фильтра 7, выходное напряжение интегрирующего блока 5 стало изменяться в соответствии с зависимостью . После момента времени t -Т выходное напряжение интегрирующего блока 5 стремится к нулю только под действием напряжения источника 9, и становится равным иулю в момент времени Т, который соответствует окончанию одного периода коммутации выпрямителя 2, Очевидно,что среднее значение напряжения Ity в интервале от О до Т можно определить из приведенного вьпие выражения, если принять, 4Toi T ии,0. В итоге получаем 9Ч1()Ь где lln-напряжение источника 9. Поскольку это равенство будет соблк даться в каждом интервале коммутации, то оно означает, что при любом скопь угогшо быстром изменении напряжения источника, напряжение на нагрузке 11 будет равно напряжению опорного источника 9, т. е. в данной схеме переходной процесс в напряжении на нагрузке 11 при изменении напряжения источника будет отсутствовать. Из-за высокого быстродействия в предлагаемом источнике питания будут подаваться все возмущения как-то; несимметрия фазных напряжений ,(низкочастотная модуляашя питающего напряжения и пр. 5то дает возможность обеспечить заданную точность стабилизации напряжения на нагрузке без дополнительного увеличения энергоемкости сглаживающего фильтра усложнения схемы устройства в целом. В практических схемах, работающих в дпитепьном режиме эксппуатации и в широком интервапе температур, при бопьшом Ш1апазоне изменения тока нагрузки- цепесообразно источник опорного напряжения 9 выпопнить управляемым от устройства отрицатепьной обратной связи 12. Устройство 12 может быть достаточно инерционным, так как назначением его является топько коррекция опорного напряяения при воздействии медленно изменяющихся . факторов (времени, температуры и пр.). Если источник питания должен обеспечивать повышенное напряжение на нагрузке (10, 2О или более вольт), в качестве интегрнрукадего блока 5 целесообразно использовать последовательную резистивиоемкостную цепь, а усилитель выполнять на оптронах. Это позволяет существенно упрос тить схему источника питания. В качестве примера схема такого источника приведена на фиг. 3, где не показарю устройство 12, его включение идентично показанному на фиг. 1. Здесь питание нагрузки 11 и цепи вклю чения тиристоров 3 осуществляется от вторичных обмоток трехфазной системы трансформатора 13, первичные обмотки которых подключены к вьтодам 1. Управление тиристорами 3 осуществляет ся с помощью оптрона 14, фотодатчик которого включен в цепь коллектора усияитеп ного транзистора 15 для питания которого предусмотрена дополнительная клемма 16. Ограничение токов в первичной и вторичной цепях оптронов осуществляется с помощью резисторов 17. Диоды 18 обеспечивают пр включенном состоянии оптрона 14 протекание тока через управляющий переход тол ко тиристора, к которому в это время приложено напряжение питания в проводящем направлении. В каждый из таких моментов времени два других диода 18 находятся по обратным напряжением, и ток через них не. протекает. В цепом для данной схемы справедливы диаграммы фиг. 2, с той лищь разницей, ч в моменты О, Т, 2Т и т. д. напряжение на конденсаторе (выходе интегратора) 5 становится больще нуля на величину, доста точную для насыщения ранее закрытого транзистора 15, после чего начинает протекать ток через фотодатчик оптрона 14, открьтается его фотоприемник, через резне тор 17, один из диодов 18 и управляющий переход соответствующего тиристора 3 нач нает протекать ток, тиристор включается и т. д., как это было рассмотрено для сх мы фиг. 1. Использование данного изобретения позвоЛ5ют спроектировать источник питания, расСЧИТС.ННЫЙ на быстрые изменения питающего напряжения, с уменьшенными габаритами, весом и повышенной стабильностью выходного напряжения. Объясняется это тем, что в предложенном устройстве при сколь угодно быстром (даже скачкообразном) изменении питающего напряжения среднее значение напряже-г ния на входе фильтра, а следовательно, и на выходе всегда неизменно. Поэтому постоянную времени индуктивно-емкостного фильтра выбирают, исходя топько из допустимой пульсации выходного напряжения. Формула изобретения 1.Источник питания стабилизированным напряжением постоянного тока, содержащий соединенные ,последовательно межд} выводами для подключения к питакяцей сети и выводами для подключения нагрузки тиристорный выпрямитель и индуктивно-емкостный фильтр, усилитель, выход которого подключен к управляющему входу тиристорного выпрямителя, измерительный орган с источником опорного напряжения, входом соединенный с выводами для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повыщения стабильности выходного напрялсеиия, уменьшения габаритов и веса, вход усилителя подключен ко входу индуктивно-емкостного фипьтрачерез дополнительно введенные и соеглненные последовательно интегрирующий блок и первый резистор, причем вход , Интегрирующего блока дополнительно подключен через соединенные последовательно дополнительно введенный второй резистор иисточник опорного напряжения к выходу измерительного органа. 2.Источник питания по п. 1, от л нчающийся тем, что, с целью упрощения, интегрирующий блок выполнен в виде последовательной резистивно-емкостной цепи, конденсатор которой подключен ко входу усилителя. 3.Источники питания по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что усилитель содержит соединенные последовательно транзистор и фотодатчик оптропа, фотоприемник которого подключен параллельно переходу анод-управляющий электрод тиристоров выпрямителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1,Авторское свидетепьство СССР )417776, Q О5 Р 1/56, 1971. 2.Патент США М 32О5426, кп. 32118, 1965.

кп

/jzH

/0/ич

ffjjv

Us

Фиг. 2