Стабилизатор напряжения постоянного тока

 

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий последовательно соединенные задающий генератор и фазовращатель, первый и второй усилители мощности, выходы которых подключены к входам перемножителя, соединенного выходом, с выходными выводами, и блок управления, состоящий из последовательно включеннь х делителя напряжения и дифференциального усилителя, один вход которого через делитель напряжения соединен с выходом перемножителя , а другой вход - с выходом регулируемого источника опорного напряжения, а выход - с управляюишм входом фазовращателя, отличающийся тем, что, с целью уменьшения уровня пульсаций и расщирения диапазона регулирования выходного напряжения, в него введены первый и второй блоки .управления возбуждением задающий генератор вьшолнен в виде генератора синусоидаль ного напряжения, причем вход первого блока управления напряi жением возбуждения соединен с выходом зада- (Л ющего генератора, а выход - с входом перво го усилителя мощности, вход второго блока управления напряжением возбуждения соединен с выходом фазовращателя, а выход - с входом второго усилителя мощности.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГВБЛИК (19) (11) 3(5ц Н 02 М 3 335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТОЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3248828/24-07 (22) 20.02.81 (46) 07.10.83. Бюл. N = 37 (72) В. В. Шуршин и А. В. Осипович (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) 1. Полещук А. С. и др. Стабилизированный источник высокого напряжения. — "Приборы и техника эксперимента". 1980, N 1, с. 174, 175.

2. Авторское свидетельство СССР

У 736290, кл. Н 02 М 3/335, 20;12,76.

3. Авторское свидетельство СССР

М 760068, кл. H 02 М 3/335, 09.08.78.

4. Александров Ф. И., Сиваков А.P.

Импульсные преобразователи и стабилизаторы.

Л,, "Энергия", 1970, с. 18, рис. 1 — 10. (54) (57) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий последовательно соединенные задающий генератор и фазовращатель, первый и второй усилители мощности, выходы которых подключены к входам перемножителя, соединенного выходом. с выходными выводами, и блок управления, состоящий из последовательно включеннь х делителя напряжения и дифференциального усилителя, один вход которого через делитель напряжения соединен с выходом перемножителя, а другой вход — с выходом регулируемого источника опорного напряжения, а выход — с управляющим входом фазовращателя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения уровня пульсаций и расширения диапазона регулирования выходного напря,кения, в него введены первый и второй блоки .управления возбуждением задающий генератор выполнен в виде генератора синусоидального напряжения, причем вход первого блока управления напряжением возбуждения соединен с выходом задающего генератора, а выход — с входом первого усилителя мощности, вход второго блока управления напряжением возбуждения соединен с выходом фазовращателя, а выход — с входом второго усилителя мощности.

j046

869

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к стабилизированным вторичным источникам питания (ВИП) радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), являющимся преобразователями напря.кения постоянного тока от первичного нестабилизированного источника в выходное стабилизированное напряжение постоянного тока.

Известны ключевые стабилизаторы напряжения, КПД которых теоретически превышает

90%, содержащие последовательно соединенные задающий импульсный. генератор, широтно-импульсный модулятор, ключевой усилитель мощности и выпрямитель, при этом управляющий вход широтно-импульсного модулятора подклю- 5 чен к выходу дифференциального УПТ, один из входов которого соединен с источником опорного напряжения, а другой — через усили-", тель напряжения с выходом стабилизатора (1).

Однако из-за значительного времени рассасывания неосновных носителей заряда в базовой области при переходе из насыщенного состояния.в закрытое КПД обычно снижается до 80% и ниже.

Недостатком ключевых стабилизаторов яв- э5 ляется значительный уровень импульсных помех как по цепям первичного источника питания, так и по выходным цепям, что обусловлено самим принципом коммутации высоких уровней мощности импульсными ключевыми элементами в стабилизаторах этого типа.

В ряде случаев, например при питании высокочувствительной РЭА, плохая электромагнитная совместимость ключевых стабилизаторов делает практически невозможным их использование или вынуждает применять весьма сложные фильтры, что еще более снижает общий

КПД ВИП, приближая его к КПД линейных стабилизаторов.

Один из радикальных способов снижения уровня импульсных помех в ключевых стабилизаторах реализован в устройстве (2), в котором применено п стабилизаторов, мощность каждого из которых выбрана Рном /n, где

Р „о — общая требуемая номинальная мощность; n — число элементарных стабилизаторов.

Импульсы от задающего генератора поступают на элементарные стабилизаторы через и узлов задержки, обеспечивающих последовательную во времени работу устройства. Данное техническое решение позволяет в и раз снизить 50 уровень помех, однако является очень сложным.

Эффективным способом снижения уровня помех является использование усилителя мощности стабилизатора в режиме усиления синусоидальных сигналов. Известно устройство, 55 реализующее укаэанный способ, которое состоит из последовательно соединенных задающего синусоидального генератора, частотного модулятора, частотно-зависимого элемента и выходного усилителя мощности. Прн этом управляющий вход частотного модулятора сое- динен с выходом дифференциального УПТ, один из входов которого подключен к источнику опорного напряжения, а другой — к выходу стабилизатора (Э) .

Недостатками устройства являются существенное снижение КПД при изменении режима работы стабилизатора при регулировании выходного напряжения и,иэменение мощности, рассеиваемой выходными каскадами стабилизатора в зависимости от тока нагрузки и питающего напряжения, что приводит к необходимости применения теплоотвода, расчитанного на максимальную тепловую мощность, и препятствует в конечном счете микроминиатюри зации этих устройств. Это связано с тем, что входящий в состав стабилизатора частотнозависимый элемент, например контур или пьезотрансформатор, осуществляет функцию преобразования частотной модуляции в амплитудную, в результате чего амплитуда входного сигнала в усилителе мощности значительно изменяется при изменениях тока нагрузки и питающего напряжения, что приводит к изменениям КПД и рассеиваемой мощности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащии задающий генератор и фазовращатель, первый и второи усилители мощности, выходы которых подключены к входам перемножителя. соединенного выходом с выходными выводами, и блок управления, состоящий иэ последовательно включенных делителя напряжения и дифференциального усилителя, один вход которого через делитель напряжения соединен с выходом перемножителя; другой вход — с выходом регулируемого источника опорногд напряжения, а выход — с управляющим входом фазовращателя (4) .

Ф !

Недостатком известного устройства является существенное падение КПД при изменениях режима работы стабилизатора (при регулировании выходного напряжения, изменениях напряжения питания и нагрузки), изменение мощности, рассеиваемой выходными каскадами стабилизатора в зависимости от тока нагрузки и питающего напряжения, что приводит к необходимости применения теплоотвода, рассчитанного на максимальную тепловую мощность, и препятствует в конечном счете микроминиатюризации этих устройств, Цель изобретения — уменьшение уровня пульсаций с сохранением высокого значения

КПД при изменении напряжения питания уст. ройства, нагрузки и регулирования выходного напряжения От нуля до максимального злачсния.

О ВЬ!Х

Составитель Е. Финогенов

Редактор Л. Филь Техред М.Костик Корректор A. Повх

Заказ 7747/53 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 / 5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 10468

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий последовательно соединенные задающий генератор и фазовращатель, а также первый и второй усилители мощности, выходы которых подключены к входам перемножителя, соединенного выходом с выходными выводами, и блок управления, состоящий иэ последовательно включенных делителя напряжения и дифференциального усилителя, один вход кото- 10 рого через делитель напряжения соединен с выходом перемножителя, другой вход — с выходом регулируемого источника опорного напряжения, а выход — с управляющим входом фазовращателя, введены первый и второй блоки управления напряжением возбуждения, задающий генератор выполнен в виде генератора синусоидального напряжения, причем вход пер, вого блока управления напряжением возбуждения соединен с выходом задающего генератора, а выход — с входом первого усилителя мощности, вход второго блока управления напряжением возбуждения соединен с выходом фазовращателя, а выход — с входом второго усилителя мощности.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит задающий генератор 1, первый блок 2 управления напряжением возбуждения, первый усилитель 3 мощности, перемно° житель 4, фазовращатель 5, второй блок 6 уп30 равления напря.лением возбуждения, второй усилитель 7 мощности, блок 8 управления, содержащий делитель 9 напряжения, дифференциальный усилитель 10 и источник 11 опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 генерирует напряжение синусоидальной формы, которое поступает на вход первого 2 и через фазовращатель 5 на вход второго 6 блоков управления напря- 40 жением возбуждения. Блоки 2 и 6 управления напряжением возбуждения поддерживают на своих выходах максимально возможное; т. е. неискаженное, синусоидальное напряжение при изменении напряжения источника питания устройства.

Благодаря наличию фазовращателя 5 напряжение возбуждения второго усилителя 7 мощности может сдвигаться по фазе относительно другого на 0 — 180 . Усилители 3 и 7 мощности работают в режиме класса В при максимальном сигнале независимо от нагрузки и напряжения источника питания устройства благодаря наличию блоков 2 и 6 управления напряжением возбуждения.

Синусоидальные напряжения с выходов усилителей 3 и 7 мощности перемножаются в перемножителе 4, при этом выходное напряже- ние не имеет импульсных составляющих и высших гармоник г Ю где U и О, — напряжения с выходов усилителей мощности;

Cf — сдвиг по фазе напряжений

0< и 02.

С учетом того, что Ц, = Q -0 можно записать

Таким образом, при изменении (р от 0 до о

180 выходное напряжение перемножителя 4 изменяется от 0 до 2 кВ. С помощью блока 8 управления, образующего следящую обратную связь, осуществляется стабилизация выходного . напряжения при воздействии дестабилизирующих факторов и его работа не имеет отличий от работы широко используемых следящих обратных .

"связей. Благодаря тому, что транзисторы усилителей 3 и 7 мощности при регулировании выходного напряжения, изменении нагрузки и питания устройства в целом все время работают в режиме В при максимальном сигнале, обеспечивается постоянство высокого значения

КПД и рассеиваемой на них тепловой мощности.