Стабилизатор переменного напряжения Советский патент 1981 года по МПК G05F1/44 

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в генераторахкалибраторах и других устройствах, где яеобходнмы стабилизаторы переменного напряжения с максимально возможным быстродействием и малым уровнем нелинейных искажений выходного напряжения

Известно устройство, которое содержит: усилитель мощности, вход которого подключен к выходу регулирующего органа, соединенного с выходом усилителя, электрршп т ключ, выход которого, щунтированный конденсатором, подключен к входу упомянутого усилителя, а вход через дополнительный усилитель соединен с нагрузкой двухстороннего ограничителя напряжения, подключенного к выходу устройства, при этом выход дополнительного усилителя подключен к управляющему входу электронного ключа через последовательно включенные фазоинвертор, дифференщ рующую цепь и вспомогательный электронный ключ. Для повышения помехозащищенности упомянутый конденсатор щунтирован электронным ключом, управляющий вход которого через амплитудный детектор подключен IK выходу вспомогательного усилителя 1.

Недостатком данного стабилизатора является ограниченный из условий устойчивости коэффициент стабилизащш импульсной системы регулирования, что не позволяет получить достаточной стабильности выходного напряжения. Кроме того, релейный характер регулирования вызывает необходимость дополнительных фильтров в усилителе постоянного регу10лнрующего напряжения. Это снижает быстродействием цепи стабилизации и не прзволяет стабилизировать быстрые флуктуации выходного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности

15 к предлагаемому является стабилизатор переменного напряжения содержащий регулирующий блок, входом подключенный к входной клемме, а выходом через усилитель мощности-к выходной. клемме также через огра30ничитель подключен усилитель, выход которого через последовательно соединенные детектор с больщой постоянной времени разряда я усилитель постоянного тока соединен с упоавляюихим выводом регулирующего блока 2. Недостатком известного стабилизатора является низкое быстродействие его цепи стабилизации, обусловленное необходимостью фильт ров в импульсной системе регулирования с даунаправленным электронным ключом, что не позволяет стабилизировать быстрые флуктуации и изменения выходного напряжения. Кроме того, ограничение на коэффициент стабилизации для импульсной системы регулирования не. дает возможности получить достаточной стабильности выходного напряжения. Отсутствие разрядной цепи запоминающего конденсатора при спадах выходного напряжения ниже уровня ограничения приводит к длительной его задержке на этом уровне, а также к низкой помехозащищенности стабилизатора. Цель изобретения - увеличение быстродействия и повышение стабильности выходного напряжения устройства. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор введены детектор с малой постоянной времени разряда, диодный ключ усилитель-ограничитель и вспомогательный дет тор, причем вход детектора с малой постоянной времени разряда подключен к выходу ус лителя, выход через диодный ключ - к выходу детектора с большой постоянной времени разряда, усилитель-ограничитель включен между выходом усилителя и входом вспомогательного детектора, зарядный конденсатор последовательно соединен с конденсатором детектора с малой постоянной времени разряда. На фиг. ,1 схематично представлен стабилиз тор; на фиг. 2 - диаграммы напряжения. Устройство содержит регулирующий блок 1 включенный между входной клеммой для . подключения источника входного напряжения и усилителем 2 мощности, к выходу которого через ограничитель 3 и усилитель 4 подключен детектор с больщой постоянной време ни разряда (диод 5, конденсатор 6), который через усилитель 7 постоянного тока 7 соединен с управляющим входом регулирующего блока 1, к выходу усилителя 4 подключен в рой детектор с. малой постоянной времени разряда (диод 8, конденсатор 9, разрядный резистор 10), выход которого соединен с вы ходом детектора с большой постоянной време ни разряда через диодный ключ 11. Кроме того, к выходу усилителя 4 подключен через усилите ль-ограничитель 12вспомогательньш дете тор.выполненный на диоде 13, зарядном конденса торе 14, который включен последовательно с кон денсатором детектора с мальш постоянной времени разряда и разряд которого осуществляется через резистор 15. 4 Стабилизатор работает следующим образом. Выходной синусоидальный сигнал (фиг. 2, а), рошедщий через регулирую1ций блок 1 и усилитель 2 мощности стабилизируется на уровне, заданном ограничителем 3. При превыщении данного уровня через ограничитель 3 проходят верхушки выходного сшнала (фиг. 2, б); По этому отсеченному сигналу замыкается обратная связь в цепи стабилизации, вследствие чего угол отсечки его зависит от коэффициента стабилизации. Затем верхушки, усиливаются (фиг. 2 в) до уровня, необходимого для нормальной работы двух амплитудных детекторов, подключенных к выходу усилителя 4. Выходной сигнал детектора с большой постоянной времени разряда (фиг. 2 г) является управляющим напряжением регулирующего блока 1, которое после усиления в усилителе 7 изменяет его коэффициент передачи так, чтобы стабилизировать выходное напряжение. Для устойчивой работы замк1гутой системы автоматического регулирования, без потери информации о нестабильности выходного напряжения, а также повышения помехозашищеннос устройства, амплитудный детектор с больщой постоянной времени разряда необходимо разряжать за короткое время каждый период. Для этого введен второй детектор с малой постоянной времени, конденсатор 9 которого разряжается за период на величину напряжения и д открывания диодного ключа 11 (фиг. 2, д). Конденсатор 6 детектора 5 и 6 начинает быстро разряжаться через открытый ключ 11 и резистор 10, в результате чего с каждым приходом следующей верхушки сигнала информация обновляется. Разрядная цепь амплитудного детектора (8, 9, 10) рассчитывается на нижней частоте диапазона так, чтобы обеспечить разряд конденсатора 6 детектора (5, 6) на самой вершине сигнала. При этом модуляционные искажения, вносимые регулирующим блоком 1 за счет пульсаций управляющего напряжения (фиг. 2 г), получаются минимальными и остаются в пределах допустимых для большинства случаев использования стабилизатора без дополнительных фильтров в цепи регулирования. Этим достигается максимально возможное быстродействие цепи стабилизатора на возрастание входного сигнала. Для повышения быстродействия при спадах входного напряжения, которое определяется разрядной цепью детектора (8, 9 и 10), в устройство введены усилитель-ограничитель 12 и вспомогательный детектор с частотнозависимым выход}гым напряжением. Усиленные верхушки, (фиг. 2 в) ограничиваются б усильтеле-ограничителе 12, при этом угол отсечки Q остается постоянным независимо сч частоты входного сигнала. Конденсатор 14 вспомогательного детектора подзаряжается каждый период частото-зависимым приращением напряжения д U . Так как длительность импульса выходного сигнала ограничителя 12 пропорциональна периоду входного сигнала (начальные участок разряда конденсатора 14 за время зтого импульса можно считать линейным), то приращение А и (фиг, 2 е) будет пропорщюнально периоду входного сигнала. Ток подзаряда за счет приращения AU протекает через последовательно включенные конденсаторы 9 и 14, и осщшлограмма выходного напряжения детектора с малой постоянной вре мени приобретает вид, показанный на фиг. 2 ж Теперь можно дополнительно уменьщить эту постоянную времени так, чтобы фазовый угол © был минимальным во всем частотном диапазоне. Выходное напряжение основного детект)ра (фиг, 2 г) в этом случае остается одинаковым в заданном диапазоне частот (б«сопзО и нелинейные искажения минимальные. Таким образом, подключение второго детек тора с малой постоянной времени и диодного ключа позволяет исключить дополнительные фильтры в цепи стабилизации и тем самым повысить ее быстродействие и стабильность выходного напряжения, за счет отработки быстрых его флуктуации. Включение усилителя-ограничителя и вспомогательного детектора позволяет дополнительно повысить быстродействие при спадах входного напряжения.

Вход

Фиг1 Формула изобретения Стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий блок, входом подключенный к входной клемме, а выходом через усилитель мощности - к выхошой клемме, куда через ограничитель подключен усилитель, вь1ход которого через последовательно соединенные детектор с большой постоянной времени разряда и усилитель постоя1шого тока соединен с управляющим выводом регулирующего блока, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и повышения стабильности, в него введены детектор с малой постоянной времени разряда, диодный ключ, усилитель-ограничитель и бспомогательньш детектор, причем вход детектора с малой постоянной времени разряда подключен к выходу усилителя, выход через диодный ключ - к выходу детектора с большой постоянной времени разряда, усилитель-ограничитель включен между выходом усилителя и входом вспомогательного детектора, зарядный конденсатор которого последовательно соедиенн с конденсатором детектора с малой постоянной времени разряда. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское. свидетельство СССР № 469119, кл, G 05 F 1/44, 1973, 2,Авторское свидетельство СССР № 448442, КЛ,С05 F 1/44, 1973,