Стабилизатор постоянного напряжения с непрерывным регулированием Советский патент 1980 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электрб технике и может быть использовано в устройствах питания автоматики и вычислительной техники. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор напряжения с непрерывным регулированием . Первые два из них содержат основной и дополнительные постоянные напряжения, усилитель обратной связи/ подключенный входом к выходу стабилизатора, а N-выходами к управляющим входам N-транзисторных регуляторов. Недостатками являются низкие КПД надежность, быстродействие, увеличенные габариты. Третий содержит последовательно .соединенные основные трансформатор, выпрямитель и фильтр, дополнительные трансформатор и выпрямитель, усилитель обратной связи, входом подключенный к выходу стабилизатора, а выходом - к входу регулирующего транзистора, соединенного с дополнительным выпрямителем, а первичные обмотки трансформаторов включены последовательно. Его недостатками являются низкие КПД, надежность, быстродействие и увеличенные габариты. Цель изобретения - повышение КЙД, надежности, быстродействия и уменьшение, габаритов. , Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе напряжения с непрерывным регулированием, содержащем последовательно соединенные основной трансформатор, основной выпрямитель и фильтр, усилитель обратной связи, подключенный входом к выходу стабилизатора, а N-выходами к управляницим М-входам регулирукнцих транзисторов, каиадый регулирующий транзистор подключен параллельно выходу соответствующего первого N-дополнительного выпрямителя, вход которого подключен к первой выходной обмотке А/-дополнительного трансформатора, вторая выходная которого через второй , Н-дополнительный выпрямитель соединена с входом фильтра, причем первичные обмотки основного и N-дополнительных Трансформаторов соединены последовательно., На фиг. 1 приведена схема стабилиаатора напряжения с непрерывным регулированием; на фиг. 2 - вариант исполнения усилителя обратной связи.

Предлагаемый стабилизатор содержи трансформаторы: основной 1 и дополнительные 2-4, подключенные к их выходам выпрямители; основной 5 и дополнительные 6-11, транзисторные регуляторы 12-14, выполняемые обычно по схеме составного транзистора, многовходовый усилитель 15 отрицательной обратной связи, сглаживающий фильтр 16. На входе стабилизатора может быть установлен преобразователь 17 постоянного напряжения в переменное.

Многовходовое устройство отрицательной обратной связи содержит делитель 18 напряжения, выходное напряжение которого подается на один из входов дифференциального усилителя 19. К второму входу этого усилителя подключен источник опорного напряжения 20. Выход усилителя 19 через . резисторы 21 и диоды 22, 23 подсо:единен к входам транзисторных регуляторов 12-14.

Второй вариант схемы многовходового устройства отрицательной обратной связи 15 показан на фиг. 2. В нем делитель напряжения 18 имеет число выходов, равное числу регулирующих транзисторов 12-14.

Для формирования сигналов управления каждым регулирующим транзистором используется индивидуальный дифференциальный усилитель 19.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.

С преобразователя 17 подается переменное напряжение прямоугольной формы. Коэффициенты трансформации трансформаторов 1, 2, 3 и выбираются таким образом, чтобы при запертых транзисторах 12-14 на каждой первичной обмотке трансформаторов 2, 3 4 величина напряжения составляла небольшую долю от напряжения первичной обмотке трансформатора 1 (обычно 5-10%). Соответственно этому через выпрямители б, 8, 10 протекают токи, составляющие такую же долю от тока выпрямителя .5. Переменная составляющая этих токов отфильтровывается фильтром 16, постоянная составляющая поступает на выход стабилизатора. При максимальном входном напряжении транзисторы 12, 13, 14 заперты усилителем 15, через выпрямители 5, 6,8, 10 протекают токи.

При монотонном уменьшении входного напряжения стабилизатора от максимального значения от усилителя 15 в базу транзистора 12 поступает увеличивающийся ток, вследствие чег увеличивается его коллекторный ток, а через выпрямитель 6 ток быстро уменьшается до нуля, после чего напряжение на трансформаторе 2 пpoдoл жает уменьшаться, компенсируя уменьшение напряжения на входе стабилиза

тора. Напряжение на трансформаторе 1 и на выходе стабилизатора поддерживается неизменным. После насыщения транзистора 12 выходное напряжение стабилизатора несколько уменьшается (в пределах заданной нестабильности), что вызывает увеличение тока от усилителя 15, вследствие чего, открывается диод и ток начинает протекать в базу транзистора 12. Таким образом в этом диапазоне изменения входного напряжения регулятором становится транзистор 13, а после его насыщения - транзистор 14.

При минимальном входном напряжени транзисторы 12-14 насыщены, все входное напряжение приложено к трансформатору 1, пропускают токи выпрямител 5, 7, 9, 11. Доля потери мощности на регулирование от выходной мощности стабилизатора составляет не более доли напряжения, приходящейся на один из трансформаторов 2, 3, 4 от входного напряжения, т.е. КПД предлагаемого стабилизатора повышается.

Многовходовой усилитель 15 обратной связи, показанный на фиг. 2, содержит несколько усилителей постоянного тока 19, подключенных к опорному источнику 20 и делителю 18. В делителе средние резисторы имеют величину сопротивления много меньшую, чем крайние. По мере уменьшения напряжения на делителе выходной ток выдает сначала левый усилитель, затем левый со-средним и т.д.

Величины рабочих напряжений и токов транзисторов 12-14 не зависят от величин напряжений и токов на входе и выходе стабилизатора и могут выбираться оптимальными. Особенно эффективен предлагаемый стабилизатор при низких выходных напряжениях (3-5 в) и больших токах нагрузки 450-100 А) .

Предлагаемый стабилизатор имеет лучший КПД, так как в нем регуляторы работают в цепи постоянного тока, в связи с чем отсутствуют потери на переключение. Частота входного напряжения при этом может быть существенно увеличена, что дополнительно уменьшает потери в трансформаторах.

Надежность повьпдена за .счет меньшего рассеивания мощности в транзисторах и следовательно меньшего их fiarpeBa, за счет ограничения максимальной величины напряжения на транзисторах при любых перенапряжениях на входе. Величина ограничения определяется выходным напряжением и отношением чисел витков вторичных обмоток трансформаторов.Допустимость большей частоты входного напряжения определяет меньшие реактивности трансформаторов и фильтра, что по- . вышает быстродействие стабилизатора. Уменьшение габаритов обусловлено меньшими радиаторами для транзисторо

и меньшими объемами трансформаторов на более высокой частоте.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения с непрерывньлм регулированием, содержащий последовательно соединенные основной трансформатор, основной выпрямитель и фильтр, усилитель обратной связи, подключенный входом к выходу стабилизатора, а N-выходами к управляющим N-входам регулирующих транзисторов, отличающийс я тем, что, с целью повышения КПД надежности, быстродействия и уменьшения габаритов, каждый N-регулирующий транзистор подключен параллельно выходу соответствующего первого вне

денного дополнительного выпрямителя, вход которого подключен к первой выходной обмот ке введенного N-дополнительного трансформатора, вторая выходная обмотка которого через второй N-дополннтельный выпрямитель соединена с входом фильтра, причем первичные обмотки основного и N-дополнительных трансформаторов соединены последовательно,

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 383416Ф, кл. G 05 F 1/56.

2.Авторское свидетельство СССР №585486, кл. G 05 F 1/56.

5

3.Полупроводниковая электроника, в технике связи. Под ред. Николаевского, вып. 19, М. Связь, 1978,

с. 208.