Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1979 года по МПК G05F1/56 

емиттерный переход которого зашуптнрован первым диодом и подключен к первому выводу вторичной обмотки траисформатора, а через первый резистор ко второму выводу этой обмотки, коллектор через последовательно соединенвые вторые диод и резистор подключен ко второму выводу вторичной обмотки, а через третий резистор к опорному элементу, при этом интегратор подключен одним входом к эмиттеру транзистора, а другим - к точке соединения вторых диода и резистора. Вход опорного элемента может быть соединён с выходными выводами, а в качестве второго резистора может быть использован элемент с нелинейной характеристикой. Для обеспечения защиты от перенапряжения на нагрузке в момент пуска формирователь нмп льсов вь полнен на сое- динеаных параллельно дополнительном транзисторе и одноперекодном транзис торе, вмиттер которого соедин со средней точкой цепочки на четвертого { е«зистора а конаенсатора, шунтированного стабилвтровом

На фйг. I показана структурная схе ма предложенного стабилизатора; на фиг, 2 - диаграммы, характеризующие режимы его работы.

Стабилизатор содержат подключенную к входвым выводам 1 последовательную непь на трансформатора 2, силового регул$№ора 3, соединенного с нагрузкой 4 а управляемого с помощью кепн из формирователя 5 импульсов, витеграчора 6 и шнротно-импульсного , модулятора 7, соединенного такл{е с опорвым вяементом 8. Формирователь 5 содержит допошлательный транзистор 9 и однопереходный транзистор 1О с ре™ зистором 11, подключенньге через ре звстор 12 к зажиму 13, на который подается вспомогательное напряжение пвфання. К зажиму 13 подключена также цепь из резистора 14, кондевсато ра 15 в стабилитрона 16. Модулятор 7 содержит цепь из резистора 17 и дио« да 18 с подключенным к нему транаис тором 19, который через резистор 2О соедннев с элементом 8, а через диод 21 С ревистором 22 и интегратором 6. В нростейшем случае в качестве последнего может быть использован конденсатор.

Стабилизатор работает следующим образом.

При подаче на выводы 1 питающее иапряжецне через трансформатор 2 поступает на силовой регулятор 3 (в простейшем случае - тиристор) и модулятор 7, Предположим, что это произошло в момент времени О (фиг. 2), начиная с которого питающее напряжение имеет отрицательный знак (полярность указана на фиг. I.). Под действием этого

напряжения регулятор 3 закрывается, а через элементы 17-18 протекает ток, вследствие чего транзистор 19 заперт, При запертом транзисторе 19 ток от элемента 8, который работает как источник опорной ЭДС, через элементы 20, 21 стремится .зарядить ковденсатор интегратора 6 полярностью, обратной указанной. Одновременно больший по величине (и обратный по знаку) ток проте-

кает через 1П5тегратор б от вторичной обмотки трансформатора 2 через резистор 22. Под действием разности указанных токов конденсатор интегратора 6 заряжается в конце интервала 0-О,5 Т

до определенной величины (пропорциональной разности фактическотх) и заданиого значений питающего напряжения) полярностью, указанной на фиг. 1.

С момента времени 0,5 Т знак пи-

тающего напряжения изменяется на обратный (указан в скобках). При этом во всем интервале 0,5 Т-Т током, протекающим от вторичной обмотки трансформатора 2 через резистор 17 и переход вмиттер-база транзистора 19, последний удерживается в насьпаенном состоянии, вследствие чего ток от элемента 8 замыкается через элементы 19, 20, минуя диод 21 и интегратор 6. По этой при-

чшге в интервале 0,5 Т-Т конденсатор интегратора 6 постоянно разряжается только под действием тока от трансформатора 2 через резистор 22,

В момент о/ напряжение на кокдевсаторе интегратора 6 переходит через нулевое значение и становится достаточным для насыщения транзистора формирователя И1у{пупьсов 5. До этого момента кокдексатор 15 предварительно заряжен от дополнительного источника (зажим 13) через резистор 14 до напряжения на стабилитроне 16s которое выбирают меньшим напряжения включения однопереходиого транзистора 10.

Насьшение транзистора 9 вызывает резкое уменьшение межбааового напря-. жения транзистора 10, следствием чего является скачкообразный переход транзистора lO в открытое состояние. Кон денсатор 15 мгновенно раеряжаегся че рез эмиттер транзистора 10 на рез{ютор 11 н управляющий переход тиристо ра регуляччэра 3, что приводит к его включению и появлению напряжения на нагрузке 4. Регулятор переходит в отключеюое состояние в момент Т. Далее рассмотренные процессы повторяются в каждом периоде питающего напряжения. Допустим теперь, что в момент О питающее напряжение увеличивается (пунктир на фиг. 2). Это приводит к то му, что к концу интервала О-О,5 Т кон денсатор интегратора б будет заряжен до большого напряжения, вследствие че го в интервале 0,5 Т необходимо большее время для возврата интегратора в исходное состояние, т.е. это произойдет в момент jb , и соответствен но, напряжение на нагрузке имеет вид, показанный на фиг. пунктиром. Таким образом, при увеличении пита ющего напряжения угол включения тири сторов регулятора увеличивается, а при уменьшении - уменынается, в результате чего среднее значение напряжения на нагрузке остается неизменны Точность стабилизации может быть повышена до ± (ОД -0,2%), если в качестве интегратора использовать интегрирующий операпнонный усилитель или ввести нелинейность в резистор 22 (например, часть его шунтировать диодом) . Рассмотренное выполнение схемы формирователя импульсов позволяет улучшить процесс пуска {включения) стабилизатора. Если включение стабилизатора пронс ходит в момент О, напряжение на конден саторе интегратора 6 практически мгно- венно достигает значения, достаточного для насьпдения транзистора 9. Если формирователь 5 находится в это время Б исходном состоянии (т.е. его конденсатор 15 заряжен до напряжения стабилитрона 16), включаются тиристоры регулятора в начале панного полупериода сети и появляется кратковременное перенапряжение на нагрузке 4. Однако поскольку напряжение на зажиме 13 появляется практически одновременно с моментом шунтирования одаопереходного транзистора 10 (с подачей питающего напряжения), в интер56вале сЗ - О конденсатор 15 be заряжается из-за отсутствия между базами транзистора 1О напряжения, а с момента О стабршизатор работает аналогично описанному, т.е. перенапряжения иа нагрузке отсутствуют. В рассмотренном варианте выходное напряжение стабЕшизатора не контролируется, в результате чего оно может изменяться, например, при взменевии тока нагрузки 4. Еслн подключить к вьгкодвым зажимам стабилизатора вхоп эталонного элемента 8 (см. пунктир) н ВЫПОЛНИТЬ последний так, чтобы напряжение на его выходе увеличивалось при увеличений выходного напряжения стабилизатора ( и уменьшилось при уменьшении), стабильность последнего может быть с тдественно- повышена, по- скольку элемент 8 в этом случае функционирует одновременно как ус-фойство дополнительной отрицательной обратной связи. Силовой регулятор может быть выполнен по двухполупериодной или многофазной схемам выпрямления, что позволяет получать на выходе постоянное напряжение с уменьшенной пульсацией, стабилизированное по среднему значенгао. В состав регулятора могут быть введены также индуктнано-емкостные фильтры. Силовой регз-лятор может быть также выполнен по известным схемам переменного тока. Во всех вариантах соответственно увел{1чивается количество влемектов 5 - 7, по числу тиристоров в схеме регулятора. Предложенный стабилизатор не требует громоздких Еисментов, его схема управления легко реализуется В микросхемном йсполненпи к обеспечивает автоматическую стаб шизацию выходного . напряжения с высокой точностью. Ьремя отработки любого возмущения питающего напряжения не превышает одного полупериода частоты сети, что обеспечивает высокую точность стабилизации выходного напряжения н и д1шаыйЧеском режиме работы внергосистемы. Высокое быстродействие в сочетании с высокой точностью отработки возмущений питаюшего напряжения обеспечивают повышенную стабнльдость выходного напряжения предложенного стабилизатора. 7 Формула изобретения 1. Стабилизатор постоянно1Х) напряжения, содер5кащий трансформатор, вична обмотка которого подключена к входным выводам4 силовой регулятор ва тиристорах, управляющий вход кото. роге подключен к одной из вторичных обмоток трансфэрматора через цепочку иэ формирователя импульсов, интегратора и швротно-импульсного модулятора и опорный элемент, а выходные выводы подключены к другой вторичной обмотке травюформатора через силовой регулятор, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения и умеиыиения габаритов стабилизатора, в нем широтноимпульсный модулятор выполнен на тран зисторе, база-эмиттерный переход которого зашунтирован первым диодом и подключен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора, а через первый резистор - ко второму выводу этой обмотки, коллектор через последователь но соединенные вторые пиод и резистор подключен ко второму выводу вторичной обмотки, а через третий резистор к опорному элементу, при этом интегра тор подключен одним входом к емитте- 65 ру транзистора, а другим - к точке соегдинвния вторых диода и резистора, 2,Стабилизатор по п, 1, о т л и - чающийся тем, что вход опор- ноге элe ieнтa соединен с выходными выводами. 3,Стабилизатор по пп, I, 2, отличающийся тем, ч-ю в качестве второго резистора использован элемент с нелинейной характеристикой. 4,Стабилизатор по пп. I, 2 и 3, отличающийся тем, что, с целью защиты от перенапряжения на нагрузке в момент пуска, формирователь импульсов выполнен на соединенных параллельно дополнительном транзисторе и однопереходном транзисторе, эмиттер которого соединен со средней точкой цепочки из четвертого резистора и кон денсатора, шунтированного стабилитро- ном. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 365694, кл, q 05 Р 1/56, 1969. 2.Иванчук Б, Н. и Рувинов Б. Я. Параметрические стабилизаторы напряжения на полупроводниковых приборах и магнитньпс усилителях , Энергия, М, 1971, с. 126, рис. 2.31. (.)6fю