Стабилизатор постоянного тока
СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯН;НОГО ТОКА, содержащий регулирующий элемент, первый силовой вывод которого соединен с источником питания, а f торой силовой вьгоод - с пёрвь1м выодом Harpyaioi через датчик тока, ус&литель обратной связи, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, а входы свягзаны с датчиком тока и источником опорного напряжения, отличающий с я тем, что, с целью повЫще:k:s- Ku; ,.r I .ji--. ,,:;-A caiii .,. -1; ;л%л нИя его устойчивости при работе на реактивную нагрузку, s него введены инвертирующий повторзЕггель выходного напряжения с первым токозадаюшим сопротивлением и делитель напряжения на втором и третьем сопротивлениях, при этом вход инвертирующего повторителя подключен параллельно нагрузке, а выход через первое токЬзадающее сопротивление подключен к инвертирующему входу усилителя обратной связи и точке соединения второго и третъ&го сопротивлений делителя напряжения, причем второе сопротивление по величине равно перво лу токозадающему сопротавлению и крайним вьтодом подключено к точке соединенна регулвсл рующего элемента и датчика тока, а третье сопротивление крайнюю выводсм подключено через источник опорного напряжения к общей ирнё, к которой подкшочены также икв 1ТЩ1у1Ьшяе вхо ды усилителя обратной связи: тирующего повторителя напряжения.xi второй вывод нагрузки. СХ) ф
СОЮЗ СОВЕТСНИХ, СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
3 @ Q 05 F 1/56
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3350521/24-07 (22) 02.11.81 (46) 30.03 .83, Бюл № 12 (72) Н. А. Козвонин и А. Б. ПотапенI ко (71) Куйбышевский электротехнический . институт связи (53) 621.3 16.722.1 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 584298э кл Сл 05 F 1/56э 1977.
2. Приборы и системы управления», 1977, № 7, с. 34-36, рис. 2. (54) (57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯН; НОГО ТОКА, содержащий регулирующий элемент, первый силовой вывод которого соединен с источником питания, а второй силовой вывод - с первым вы% водом нагрузки через датчик тока, усилитель обратной связи,.выкод которо го соединен с управляющим входом регулирующего элемента, а входы свя..заны с датчиком тока и источником опорного напряжения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше„,Я0„„1008719 А ния его устойчивости при работе на реактивную нагрузку,. в него введены инвертирующнй повторитель выходного напряжения с первым токозадаюпгим сопротивлением и делитель напряжения на втором и третьем сопротивлениях, при этом вход инвертирующего повторителя подключен параллельно нагрузке, а -выход через первое токозадающее сопротивление подключен к инвертирую-. щему входу усилителя обратной связи и точке соединения второго и третье го сопротивлений делителя напряжения, причем второе сопротивпение но вели чине равно первому токозадающему сопротивлению и крайним выводом подкпючено к точке соединения регулирующего элемента и датчика тока, а третье -сопротивление крайним выводом подключено через источник опорного напряжения к общей щнне, к которой подиночены также инвертирующне входы усилителя обратной связи::и инвертирующего повторителя напряжения и второй -вывод нагрузки.
08719 2
Недостатком известных стабилизаторов постоянного тока является низкая устойчивость при работе их на реактивную нагрузку. Эйо объясняется тем, что величина напряжения на вы ходе регулирующего элемента прямо пропорциональна величине напряжения на датчике тока. Сопротивление датчика тока, как правило, выбирают малым, и поэтому фазовый сдвиг между выходным напряжением регулятора и напряжением на датчике тока совпадает с фазовым сдвигом между напряжением на нагрузке и протекающим через нее током. Так, при индуктивном характере нагрузки фазовый сдвиг между выходным напряжением регулятора и напряжением датчика и первоначальный момент включения нагрузки близок к - 90 .
О
Если же нагрузка имеет чисто емкост ный характер, то фазовый сдвиг между указанными напряжениями близок к
+ 90 . Для получения высокого коэффициента стабилизации тока, протекаемого по нагрузке коэффициент усиле ния петли обратной связи, определяь мый как отношение величины напряжения на выходе регулятора к величине напряжения на датчике ..тока, должен быть значительно большим единицы.
Учитывая значительный фазовый сдвиг напряжения на датчике тока и необходимость иметь коэффициент усиления . цепи обратной связи много большим единицы, обеспечить устойчивый режим беэ самовозбуждения данной схемы при работе на реактивную нагрузку при ее высоких динамических характеристиках практически невозможно. 1 10
Изобретение относится к регуляторам постоянного тока.
Известны стабилизаторы постоянного тока, содержащие регулирующий элемент датчик тока, источники опорного напряжения, усилитель ьобратной связи 11..
Найболее близким к предлагаемому по технической сущности является ста» билизатор постоянного тока, содержащий .регулирующий элемент, первый силовой вывод которого соединен с источником питания, а второй силовой вывод - с первым выводом нагрузки через датчик тока, усилитель обратной связи, выход, -которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, а в;со-" ды связаны с датчиком тока и с йсточником опорного напряжения L23 .
Бель изобретения» повышение устой» чивости стабилизатора при работе на реактивную нагрузку.
Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, первый силовой вывод которого соединен с источником питания, а второй силовой вывод - с первым выводоМ нагрузки через датчики тока, усилитель обратной связи, выход которого соединен с управляющиМ входом регулирую щего элемента, а входы связаны с датчиком тока и с источником опорного напряжения, введены инвертируюший повторитель выходного напряжения с первым токозадающим сопротивлением и делитель напряжения на втором и тре» тьем сопротивлениях, при этом вход инвертирующего повторителя подключен параллельно нагрузке, а выход через первое токозадающее сопротивление подключен к инвертируюшему входу усилителя обратной связи и точке соединения второго и третьего сопротивлений делителя напряжения, причем второе сопротивление по величине равно первому токозадающему сопротивлению и крайним выводом подключено к точке соединения регулирующего эле мента и датчика тока, а третье сопротивление крайним выводом подключено через источник опорного напряжения к общей шине, к которой подключены так» же неинвертирующие входы усилителя обратной связи и инвертирующего повторителя напряжения и второй вывод нагрузки. . Ha чертеже представлена принципиаш ная схема стабилизатора постоянного тока.
Стабилизатор содержит регулируюший элемент 1, включенный последователь но в силовую шину источника 2 питания, датчик 3 тока, включенный между первым выводом нагрузки 4 и вторым выводом регулирующего элемента 1, при этом второй вывод нагрузки 4 подключен к общей. шине, источник 5 опорного напряжения, инвертирующий усилзм1 тель 6 обратной связи, охваченный отрицательной обратной связью, выход которого соединен с входом регулирукьщего элемента 1, и инвертирующий повторитель 7 выходного напряжения.
Вход повторителя 7 подключен к общей . точке датчика 3 тока и нагрузки 4, а выход через первый токозадающий резистор 8 - к инвертируюшему входу
t5
2$
Оon э
u. —., (<1 а Я10 где 0 — выходное напряжение стабилизатора в точке с(1
К
Инвертирующий повторитель 7, который с единичным масштабом инвертирует величину падения напряжения на нагрузке 4, через резистор 8 увеличивает напряжение на выходе регулирующего элемента 1. Так как величины резисторов 8 и 9 равны, а выходнЬе напряжение повторителя 7 по абсолютной величине равно падению напряжения на нагрузке 4, то приращение напряжения на выходе стабилизатора равно падению напряжения на нагрузке 4, т.е.
45 g) 50 где дц - приращение напряжения в точке с1, вызванное падением напряжения на нагрузке 4; ,U . „- выходное напряжение ийвер Вых повт .тирующего йовторителя 7 напряжения:
ВНИИПИ - Заказ 2336/58 . лиал Патент, г. Уж
5 10087 усилителя 6 и точке соединения вторэго 9 и третьего 10 резисторов дещ теля напряжения. Причем второй резиотор 9, равный по величине первому резистору 6, подключен к точке соединения датчика 3 тока и регулирующего элемента 1, а третий резистор 10 через источник 5 опорного напряжения подключен к общей шине, к которой подключены также ГнеийвертируюЫйе 10 входы усилителя 6 и повторителя 7 и второй вывод нагрузки 4. Питание опорного источника 6 осуществлязтся от одного из дополнительных источников питания усилителей. 1э
Стабилизатор работает следующим образом.
Регулирующий элемент 1 с операционным усилителем 6, источником 5 опорного напряжения и резисторами 9 20 и 10 представляет собой обычную схьму стабилизатора напряжения, выходное напряжение которого определяют из выражения
ВЫХ ПОВт 9
О R с1 Р8 ВЫХ ПОЯТ Н б
19 4
Ц - напряжение на нагрузке, равно падению напряжения в точке о .
Полное напряжение в точке стаби лизатора равно
ОП 9
О„ -о +до — „+u„, (з)
10 где .0 - - суммарное напряжение в точке с1, обусловленное как источником 5 опорного напряжения, так и вы ходным напряжением инвертирующего повторителя 7.
Разность падений напряжений между точками с1 и 5 (или падение. нап ряжения на датчике 3 тока) равна
0опp9
u -u = И) а б Р.10
Ток, протекающий через датчик 3 тока и имеющий вели пну сопрЪтивле ния R > равен
0 R
Оп 9 (5)
А К
10 Ъ
Вследствие того, что нагрузка 4 включена последовательно с датчиком 3 тока, а входным сопротивлением инвер тирующего повторителя 7 напряжения можно пренебречь, ток нагрузки 4 так» же определяется выражением (5),:ко торое не зависит от ее величины и определяется наперед заданными стабиль ными значениями элементов 5,9 и 10.
Сопротивление датчика 3 тока, как и во всех известных стабилизаторах постоянного тока, выбирают малым по величине по сравнению с модулем сопротивления нагрузки 4. Поэтому сдвиг фазы между напряжениями на выходе регулирующего элемента 1 и на нагрузке 4 незначительно отличаеъ ся от нуля. При этом коэффициент уси ления петли обратной связи между точ- ° ками 5 и о1 постоянен не зависит от нагрузки и равен единице.
Предлагаемый стааип затор позво» ляет обеспечить более высокую устойчивость работы при любом характере нагрузки по сравнению с известными, которые имеют значительно мейьшую устойчивость и переходят в режим ген рации при превышении фазового угла сдвига между выходным током и нап ряжением величины порядка + 30О.
Т аж 872 Подписное . город, ул. Проектная,
