Стабилизированный выпрямитель Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

(54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ Изобретение относится к области электротехники и может быть использо вано для электропитания различных устройств автоматики и связи. Известны стабилизированные выпрямители, содержащие регулируемый выпрямитель со схемой управления и ЬСфильтр f13. Недостатком этих выпрямителей является то, что они имеют значителыш пульсации выходного напряжения, для уменьшения которых необходимо увеличивать величииу индуктивности дроссе ля и емкости конденсатора филь-рра это приводит к увеличению массы и габаритов устройства, а также к увел чению пусковых токов и перенапряже иий на. элементах схемы в переходных режимах. Кроме того, описанные устро ства имеют невысокую стабильность вы ходного напряжения. Наиболее близким к предлагаемому является стабилизированный выпрями тель, содержащий два вьтрямителя. блок управления,;ц1оссель и конденсатор фильтра, подключенный к выходным клеммам устройства и к выходу первого вьтрямителя, при этом вход второго выпрямителя подключен к входным клеммам устройства t2l. Это устройство имеет невысокую стабильность и значителыше пульсации выходного напряжения. Для уменьшения пульсаций выходного напряжения необходимо увеличивать величину индуктивности дросселя и емкости конденсатора фильтра, что приводит к увеличению массы и габаритов устройства, а также к увеличению пусковых токов и перенапряжений на элементах схемы в переходных режимах. Целью изобретения является повышение стабильности и уменьшение пульса- . ций выходного напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированный выпрямитель введены конденсатор, включенный последовательно между одной из входных 3 клемм и входом первого выпрямителя, и ключевойэлемент, включенный входны зажимом к выходу второго выпрямителя и выходным зажимом через дроссель к конденсатору фильтра, а управляющий вход ключевого элемента соединен с выходом блока управления На фиг, 1 представлена принципиальная схема предлагаемого стабилизированного выпрямителя} на фиг. 2 - эп ры напряжений и токов, Стабилизированный выпрямитель содержит выпрямители } и 2, блок 3 управления, дроссель 4, конденсатор фильтра, соединенный с выходом устройства и подключенШ)Й к выходу выпрямителя 1, при этом вход вьшрямителя 2 является входом устройства, ключевой элемент 6 и конденсатор 7, включенный последовательно между вхо дом устройства и входом выпрямителя , кроме того, выход выпрямителя 2 через последовательно соединенные кл чевой элемент 6 и дроссель 4 подключен к .конденсатору 5 фильтра, а управляющий вход ключевого элемента соединен с выходам блока 3 управления . Вьшрямитель работает следующим образом, При подаче на вход устройства гармонического напряжения U0 через конденсатор 6, выпрямитель 1, конден сатор 5 и нагрузку, подключенную параллельно конденсатору 5, начинает протекать ток. Конденсатор 5 заряжается до напряжения, величина котор го определяется соотношением емкостей ковденсаторов 5 и 7{они образуют емкостной делитель). При достаточно больших значениях емкостей конденсаторов 5 и 7 (для обеспечения необходимого уровня пульсация выходного напряженияj величина сопротивления нагрузки незначительно влияет на рас пределение напряжения между ковденса торами 5 и 7, Форма тока ig, протекакяцего через конденсатор 7, показан на фиг. 2 и определяется необходимой величиной выходного напряжения J и сопротивлением нагрузки. При дости жении заданного уровня выходного напряжения, блок 3 управления его вход подключается к входу и выходу устройства) вырабатывает сигнал, открывающий ключевой элемент 6, причГем этот сигнал поступает в моменты времени,когда входное напряжение и)( максимально. 4 Через вьшрямитель 2, ключевой элемент 6, дроссель 4, нагрузку, подключенную параллельно конденсатору 5, начинает протекать ток ii форма кото- V рого показана на фиг. 2, Максимум зтого тока (величина индуктивности дросселя 4 выбирается из условия Ц Ь цр| где Ь цр - критическое значение индуктивности дросселя) сдвинут по времени относительно максимума входного напряжения на величину в . Конденсатор 5 начинает заряжаться через вьшрямитель 2, ключевой элемент 6, дроссель 4, а выпрямитель закрывается. Ток потребления имеет следящий пик,сдвинутый относительно первого пика на оси времени на величину (S.-&i). Блок 3 управления регулирует длительность открытого состояния и момент включения ключевого элемента 6, при этом стабилизируется выходное напряжение . Для предотвращения пробоя ключевого элемента 6 в ряде случаев необходимо вводить шунтирующий диод (на фиг. 1 показан пунктиром. Распределение зарядных пиков тока во времени на величину () дает возмож ность увеличить частоту пульсаций в два раза. Как известно, коэффициент сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения связан с необходимой величиной индуктивности U дросселя и емкости С конденсатора Г-образного фильтра следующим соотношением « smui -UC-t , где fn -число фаз выпрямления; и; - частота сети. Из этого соотношения видно, что увеличение частоты, достигаемое в приведенном устройстве, приводит к уменьшению пульсации выходного напряжения, а также уменьшению величины ивдзгктивиости и емкости реактивных элементов фильтра при той же величине пульсаций выходного напряжения. Кроме того, повышается стабильность выходного напряжения. Формула изобретения Стабилизированный вьшрямитель, содержащий два выпрямителя, блок управления, дроссель и конденсатор фильтра, подключенный к выходным клеммам устройства и к выходу первого вьтрямитб587при этом вход второго выпрямителя подключен к входным клеммам устройства отличающийся тем, что, с целью повмпения стабильности и уменьшения пульсаций выходного напряжения, в него введены конденсатор, включенный последовательно между одной из входных клемм и входом первого выпрямителя, и ключевой элемент, включен1г й входньм зажимом к выходу второго выпрямителя и выходным зажи14мом через дроссель к конденсатору фильтра, а управляющий вход ключевого элемента соединен с выходом блока с управления, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Грейвер Е, С. Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного тока М., Связь, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР 410369, кл. 6 05 F 1/44, 1974,