Способ и устройство бестрансфор-МАТОРНОгО элЕКТРОпиТАНия Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

ристиками, но необходимость специальной трехфазной сети ограничивает сферу его применения. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является бестрансформаторное- устройство электроп тания нагрузки,содержащее выпрямител подключенный входом выводам для подключения источника переменного иапря , импульсный стабилизатор посто янного напряжения и емкостной фильтр включенный мёясду выходом выпрямителя и входом импульсного стабилизатора 2. Однако в известном устройстве кон денсатор фильтра имеет габариты, определяемые предельно-допусти1УазВу и тех ническими условиями значений пульсаций, которые, как правило, не превы. шают 10% на 100 Гц, что имеет место при дзву хпульсационном выпрямлении переменного напряжения промьанленной частоты. При необходимости получения выходного напряжения импульсного ста билизатора существенно меньшего мак симального амплитудного значения выпрямленного напряжения, обеспечение 10% пульсаций напряжения, прило женного к конденсатору, существенно увеличивает его габариты, а, следовательно, и всего устройства. . Цель изобретения - улучшение маеСО-габаритных показателей выпрямителя при большой величине допустимых пульсаций на нагрузке. Поставленная дель достигается тем что разряд конденсатора на нагрузку осуществляется при мгновенных значениях пульсирующего напряжения меньших минимально-допустимого напряжения на . Устройство для осуществления способа дополнительно содержит ключевой элемент, источник опорного напряжения и разделительный диод, соединенный своим катодом с олним из выводов конденсатора, входом ключевого элемента и входом источника опорного напряжения, выход которого подсоединен к управляющему входу ключевого элемента, подключенного своим выходом к акоду разделительного диода и положительному полюсу выхода выпрямителя, отрицательный полюс выхода которого соединен с другим выводом конденсатора и общим выводом источником опорного напряжения. При этом, источник опорного напряжения выполнен в виде стабилитрона катод которого подключен к управляюще му входу ключевого элемента и через резистор - к катоду разделительного диода. Кроме того, ключевой элемент выполнен в виде.двух диодов и тиристора, подключенного встречно-параллельно к разделительному диоду и соединенного своим управляющим электродом с катодами обоих диодов, анод одного из которых соединен с катодом тиристора, а анод другого диода соединен С выходом порогового элемента. На фиг. 1 и фиг. 2 изображены временные диаграммы напряжений; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 4 диаграмма входного напряжения импульсного стабилизатора напряжения. Способ бестрансформаторного электропитания осуществляется следующим Образом. Переменное напряжение питающей сети преобразуется, например, мостов№4 выпрямителем в пульсирующее (кривая t фиг. 1), заряжающее конденсатор до своего амплитудного значения, по достижении которого конденсатор отключают от источника пульсирующего напряжения (кривая II фиг.1). Подключение конденсатора к нагрузке с последующим его разрядом на нее и одновременное отключение питающей сети от нагрузки осуществляют в момент, когда уменьшающееся мгновенное значение пульсирующего напряжения равно минимально-допустимому значению напряжения на нагрузке . Разряд конденсатора осуществляют в течение времени де (фиг. 1) до тех пор, пока увеличивающееся мгновенное значение пульсирующего напряжения не становится равным , при этом емкость конденсатора обеспечивает за время At его разряд на напряжение не более дУс (фиг. 1), соответствующее предельно-допустимому размаху пульсаций выбранного типа конденсатора. Затем рабочий цикл повторяется . Проведем сравнительный анализ известного и предлагаемого способов для наиболее распространенных видов нагрузки, которые можно характеризовать постоянством сопротивления, тока, или же мощности. При этом,как предлагаемый, так и известный способы Должны предусматривать использование конденсатора с размахом пульсаций AU(, не превышающим удвоенного амплитудного значения допустимых для выбранного типа конденсатора пульсаций. При постоянном значении сопротивления нагрузки напряжение разряжающегося конденсатора определяется формулой UpCi -Г ). где Ujj - амплитудное значение пульсирующего напряжения, заряжающего конденсатор, изображенного кривой I. Тогда дУс. ирГйЬ откуда видно, что при равных значениях и U для обоиХ пособов .. АЁ2 г Е с и Ь. Са где Д1 - время разряда конденсатора (С ) при известном способе; At - время разряда конденсатор . (С2) при предлагаемом спо собе . При постоянном значении тока нагрузки 1 напряжение разряжающегося конденсатора равно с 0 с откуда видно, что при равных значениях ДУС jAt., ALL ЧТО также дает -1 са При постоянном значении мощности нагрузки напряжение разряжающегося конденсатора можно выразить через выражение мощности с UP - (UQ - ДЦоГ Р , откуда видно, что при равных значениях uUc и Up для обоих способов С-1 At/i Описанный анализ показывает,, что для любого вида нагрузки при сохранении допустимых значений пульсации на конденсаторе предлагаемый сп соб дает возможность использ.ования конденсатора меньшей емкости по сравнению с известным способом, так как при д t д t ,j, с c,j. Устройство для реализации предлагаемого способа содержит подключе ный своим входом к выводам для подключения источника переменного напряжения выпрямитель 1, выход которого положительны и отрицательным полюсами соединен со входом импульс ного стабилизатора 2, Положительный полюс выпрямителя 1 через разделительный диод 3 соединен с одним из выводов конденсатора 4, вхолом ключ вого элемента 5, состожцего из двух диодов 6 и 7, соединенного своими катодами с управлякицим электродом тиристора 8, включенного встречнопараллельно диоду 3 и входом источ ка 9 опорного напряжения, подключенного через резистор 10 к аноду диода 6 управляющего взюда ключево го элемента 5 и к катоду стабилитро на 11, анод которого соединен со вторым выводом конденсатора 4 и сотрицательным по.гпосом выхода выпря мителя 1. Устройство работает следукхцим образом. Пульсирующее напряжение с выпрямителя 1 при его мгновенных зна чениях, больших минимально-допусти мого входного напряжения Ugx-w n пульсного стабилизатора, одновреме но подается на его вход и заряжает через диод 3 конденсатор 4. При эт ключевой элемент 5 закрыт, так как напряжение на входе импульсного ст билизатора 2 больше установившегося напряжения на выходе порогового эле- мента, которое подается на управляющий вход ключевого ..- мента. При уменьшении пульсирующего напряжения до Ugj j , величина которого меньше источника 9 опорного напряжения, определяемого стабилитроном 11, на величину необходимую для отпирания тиристора 8, последний отпирается в момент времени t и разряжает конденсатор 4 на вход импульсного стабилизатора 2. Разряд конденсатора 4 происходит до момента времени t,, когда вновь увеличивающееся мгновенное значение пульсирующего напряжения не станет равным Ugx.iwn этом тиристор 8 запирается, а конденсатор 4, емкость которого вьйрана из условий допустимых для нее пульсаций, вновь заряжается пульсирующим напряжением до его амплитудного з начения. Затем рабочий цикл повторяется. Формула изобретения 1.Способ бестрансформаторного электропитания, заключающийся в том, что конденсатор.фильтра заряжают при мгновенных значениях пульсирующего напряжения на выходе выпрямителя большем напряжения на конденсаторе, а разряжают на нагрузку при мгновенных значениях пульсиру.щего напряжения на выходе выпрямителя меньшем, чем напряжение на конденсаторе, отличающийся тем, что,с целью улучшения массо-габаритных показателей выпрямителя при большей величине допустимых пульсаций на нагрузке, разряд конденсатора на нагрузку осуществляется при мгновенных значениях пульсирующего напряжения меньших минимально-допустимой величины напряжения на нагрузке. 2.Устройство по П.1, содержащее выпрямитель, подключенный входом к выводам для подключения, источника переменного напряжения, импульсный стабилизатор постоянного напряжения и емкостной фильтр, включенный между выходом выпрямителя и входом импульсного стабилизатора, отличающееся тем, что, с целью улУчшени массо-габаритных показателей устройства путем уменьшения массы конденсаторов фильтра, в него введены ключевой элемент, источник опорного напряжения и разделительный диод, ссздиненный своим катодом с одним из выводов конденсатора, входом ключевого элемента и входом источника опорного напряжения, выход которого, подсоединен к управляющему входу ключевого элемента, подключенного своим выходом к аноду разделительного диода и положительному полюсу выхода

выпрямителя, отрицательный полюс выхода которого соединен с другим выводом конденсатора и общим выводом источника опорного напряжения.

3.Устройство по п.2, о т л ичающееся .тем, что источник опорного напряжения выполнен в виде стабилитрона, катод которого подключен к управляющему входу ключевого элемента и через резистор - к катоду разделительного диода.

4.Устройство по п.2, о т л ичающееся тем, что ключевой элемент выполнен в виде двух диодов

и тиристора, подключенного встречнопараллельно к разделительному диоду и соединенного своим управляющим электродом с катодами обоих диодов, анод одного из которых соединен с катодом тиристора, а анод другого диода соединен с выходом порогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 467338, кл. G 05 F 1/64, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 547744, кл. G 05 F 1/56, 1975.

Фиг. 1

U&.mln