Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения с непрерывным регулированием Советский патент 1982 года по МПК G05F1/58 

Стабилизатор относится к технике электропитания и может быть использован в различных радиотехнических устройствах, автоматики, вьгчислительной и измерительной техники в качестве источника постоянного напряжения.

Известен стабилизатор постоянного напряжения с-непрерывным регулированием, содержащий блок сравнения с двумя входами, первый из которых подключен к выходу стабилизатора, а второй - к источнику опорного напряжения, усилитель постоянного тока и регулирующий элемент, соединенные в последовательную цепь, включенную между выходами блока сравнения и стабилизатора

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является компенсационный стабилизатор пос.тбянного напряжения с непрерывным регулированием, содержащий задающий генератор , вход которого соединен с выводами для подключения первичной сети, а выход - с входом усилителя мощности, выход которого подключ чан к первичной обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель связана с выводами для подключения нагрузки

и с цепью обратной связи, подключенной к первому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход блока сравнения подключен к выходу усилителя постоянного тока, и элемент гальванической развязки fSJ.

Недостатком стабилизатора является то, что в нем отсутствует защита по току, а так как его усилитель мощности работает в линейном режиме, то при перегрузках стабилизатора на транзисторах усилителя мощности рассеивается Значительная мощность, что может привести к их разрушению.

Цель изобретения - обеспечение в нем самозащиты по току с восстановлением работоспособности при окончании действия перегрузки..

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе задающий генератор выполнен в виде ЕС-генератора синусоидальных колебаний, первый вход блока сравнения подключен непосредственно к выводам для подключения нагрузки стабилизатора, элемент гальванической развязки выполнен на оптроне, фотодатчик которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, а фотоприемник последовательно с введенным первым резистором соединен с выводом для подключения первичной сети и выходным выводом дополнительного источ ка напряжения, полярность которого противоположна полярности первичной сети, при этом общая точка фотоприем вика оптрона и указанного первого резистора соединена с входом введенного двухполярного эмиттерного повто рителя, выход которого через введенHH вторбй резистор подключен к управляющему входу задающего генератора, при этом дополнительный источник нанапряжения выполнен в виде выпрямителя,- подключенного к дополнитель,ной обмотке выходного трансформатора На чертеже представлена схема ста билизатора. Он содержит блок сравнения 1 с двумя входами, первый из которых под ключен к выходным выводам стабилизатора, а другой - к источнику опорного напряжения 2, усилитель постоянно го тока 3, вход которого подключен к выходу блока сравнения 1, усилител мощности 4, вход которого подключен к выходу задающего генератора 5, а выход - к первичной обмотке выходного трансформатора б, выпрямитель 7 и фильтр 8, последовательно включенные между вторичной обмоткой выхо ного трансформатора б, и нагрузкой 9, элемент гальванической развязки 10, выполненный на оптроне 11, фотодатчи которого подключен к выходу усилител постоянного тока 3, а фотоприемник последовательно с резистором 12 соединен с выводом для подключения пер-вичной сети и выходом дополнительног источника напряжения 13, выполненног в виде выпрямителя 14, подключенного к дополнительной-обмотке 15 выходного трансформатора б, при этом общая точка фотоприемника оптрона 11 и резистора 12 соединена с входом двухполярного эмиттерного повторителя 16 выход которого через резистор 17 подключен к управлякяцему входУ задающ го генератора 5. Один из выводов питания двухполярного эмиттерного повторителя подключен к выводу для подключения первичной сети, а другой к выходйому выводу дополнительного источника напряжения 13. При работе стабилизатора на оба входа блока сравнения 1 поступают на пряжения соответственно с выхода стабилизатора и от источника опорного напряжения 2. В результате сравни вания этих напряжений, наделения их разности и усиления как самим блоком сравнения, так и усилителем постоянного тока 3 вырабатывается сигнал, управлякяций световым потоком фотодат чика оптрона 11. Врезультате этого изменяется сопротивление фотодатчика оптрона, а значит «.выходное напряжение делителя, образованного сопротивлением фотодатчика и резистором 12. Снимаемое с этого делителя напряжение повторяется двухполярным эмиттером повторителем 16 и через резистор 17 воздействует на управляющий вход задающего генератора, вызывая изменение амплитуды генерируемых им синусоидальных колебаний. -Если по каким-либо причинам, например из-за уменьшения тока нагрузки или . увеличения напряжения сети, станет увеличиваться и выходное напряжение, то с двухполярного эмиттерного повторителя на .задающий генера,тор поступает напряжение по полярности (относительно общей шины), совпадающее С полярностью напряжения питания задающего генератора, что приводит к уменьшению амплитуды его колебаний, а, следовательно, и к уменьшению выходного напряжения стабилизатора. Этот процесс продолжается до тех пор, пока выходное напряжение стабилизатора примет заданное значение.. Аналогично при -уменьшении напряжения на выходе стабилизатора происходит его выравнивание путем автоматического повышенна амплитуды колебаний за- даквдего генератора 5. При перегрузке стабилизатора происходит увеличение сопротивления фотодатчика оптрона (все больше по мере нарастания перегрузки), что до тех пор, пока напряжение на выходе двухполярного эмиттерного повторителя, стремясь к нулю, не изменит полярности, вызывает увеличение амплитуды генерируемых задающим генератором колебаний, величина которой принимает максимальное значение при равенстве нулю напряжения на управляющем входе задающего генератора. Если и этой амплйту.цы йедостаточно для обеспечения заданного выходного напряжения стабилизатора, то происходит дальнейшее увеличение сопротивления фотодатчика, но теперь уже полярность напряжения на выходе образованного им и резистором 12 делителя изменяет знак, в результате чего изменяется полярность.напряжения и на управляющем входе задающего генератора 5, что приводит уже к уменьшению амплитуды его колебания. Это вызывает еще большее понижение выходного напряжения стабилизатора и соответствующую реакцию блока сравнения 1, направленную на дальнейшее повышение сопротивления фотодатчика оптрона 11. В ходе указанного процесса вид обратной связи, действующей в стабилизаторе, из отрицательной превращается в положительную (в мо- , мент перехода напряжения на управляющем входе задающего генератора через нуль ), что обусловливают лавинообразное нарастание на управляющем входе задающего генератора напряжения по полярности обратному рабочему и быстрое прекращение работы (сры этого генератора и всего стабилизатора. Но так как напряжение на дополнительной обмотке 15 выходного трансформатора б становится равным нулю/ снова создаются условия для работы задающего генератора 5. Стабилизатор снова включается, но если все еще существует перегрузка, он опять выключается. Таким образом, стабилизатор входит в колебательный режим, выдерживая средний ток силовых элементов (в том числе транзисторов усилителя мощности ) на высоком уровне, что предохраняет их от повреждения.

В случае устранения перегрузки стабилизатор после очередного самовключения продолжает нормально работать .

Итак, самозащита компенсационного стабилизатора постоянного напряжения с непрерывным регулированием данной структуры,(с преобразованием постоянного напряжения сети в переменное напряжение, его последующие, усиление до мощности,-трансформации, выпрямление и фильтрование, а затем подача выходного напряжения стабилизатора на блок сравнения с опорным напряжением и далее - на управление режимом работы стабилизатора стала возможной за счет обеспечения стабилизации путем регулирования по управляющему входу задающего генератора (в качестве которого применен ВС-генератор синусоидальных колебаний) амплитуды колебаний этого генератора и изменения вида обратной связи (с отрицательной на положительную в момент времени, когда его выходное напряжение, а, следовательно и выходная мощность стабилизатора приншлает максимальное значение. Повторное автоматическое включение достигается благодаря тому, что дополнительный источник питания, от которого образуется напряжение обратной полярности для изменения вида обратной связи, исчезает в момент самовыключения стабилизатора, в результате чего снова создаются условия для но вого цикла работы.

Формула изобретения

. 1. Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения с непрерывным

регулированием, содержащий задающий генератор, вход которого соединен с выводами для подключения первичной сети, а выход соединен со- входом усилителя мощности, выход которого подключен к первичной обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка кГоторого через выпрямитель связана с выводами для подключения нагрузки с цепью обратной связи, подключенной к первому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход указанного блока сравнения подключен ко входу усилителя постоянного тока и элемент гальванической развязки, отличающийся тем, что, с целью обеспечения в нем самозащиты по току с восстановлением работоспособности при окончании действия перегрузки задающий генератор выполнен в виде ВС-генератооа синусоидальных колебаний, первый вход блокасравненияподключен непосредственно к выводам для подключения нагрузки стабилизатора, элемент гальванической развязки вьшолнен на оптроне, фотодатчик которого подключен.к выходуусилител постоянного тока, а фотоприемник последовательно с введенным первым резистором соединен с выводом для подключения первичной- сети и выходны выводом дополнительного источника напряжения , полярность которого противположна полярности первичной сети,при этом общая точка фотоприемника оптрона и указанного первого резистора соединена со входом введенного двухполярного эмиттерного повторителя/ выход которого через введенный второй резистор подключен к управляющему входу задающего генератора.

2. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем,что дополнительный источник напряжения выполнен в виде выпрямителя, подключенного к дополнительной обмотке выходного трансформатора.

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе

1. Источники-электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет. .Под ред. Додика С.Д. и Гальперина.Е.И. М., Советское радио, 1969, с.98. рис.111.1.

55 2. Патент США № 3.293.530, кл. 321-8,1966,