Импульсный стабилизатор переменного напряжения

 

ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий повышающий автотрансформатор, интегрирующий фильтр, вход которого шунтирован двухполярным рекуперирующим узлом , управляющий вход которого подключен к узлу синхронизации, и ключевой регулирующий элемент, управляющий вход которого соединен с выходом узла управления, вход которого подключен к выходным вью одам, отличающийся тем, что, с целью повьппения КПД и уменьшения массы и габаритов, в нем вход автотрансформатора подключен к входным выводам через ключевой регулирующий элемент, а его выход - к входу интегрирующего фильтра. Фиг.1 (Л О5 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (}9} О }}

ll A (51)4 С 05 F 1/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИИ,,;., ЫЬЛЯ ОТЕКА

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3633206/24-07 (22) 12,08.83 (46) 30.08.85. Бюл. № 32 (72) С.И.Червяков (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 498609, кл. С 05 Г 1/30, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 488197, кл. С 05 Р 1/30, 1975. (54) (57) ИМПУЛЬСНЬЙ СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий повышающий автотрансформатор, интегрирующий фильтр, вход которого шунтирован двухполярным рекуперирующим узлом, управляющий вход которого подключен к узлу синхронизации, и ключевой регулирующий элемент, управляющий вход которого соединен с выходом узла управления, вход которого подключен к выходным выводам, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД и уменьшения массы и габаритов, в нем вход автотрансформатора подключен к входным выводам через ключевой регулирующий элемент, а его выход — к входу интегрирующего фильтра.

)176311

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам питания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение КПД и уменьшение массы и габаритов ста-. 5 билизатора.

На фиг.) представлена схема импульсного стабилизатора переменного напряжения; на фиг,2 — пример выполнения узла управления и узла синхронизации.

Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1, повышающий автотрансформатор 2, двухполярный рекуперирующий узел 3, интегрирующий фильтр 4, сос- !5 тоящий из дросселя 5 интегрирующего фильтра и конденсатора 6 интегрирующего фильтра, узел 7 управления и узел 8 синхронизации, К выходным выводам стабилизатора подключена наг- 20 рузка 9.

Схемы узла 7 управления и узла 8 синхронизации (фиг.2) содержат выпрямитель 10, фильтр 1! нижних частот, источник 12 опорного напряжения, суммирующий элемен 13, генератор !4 пилообразного напряжения, состоящий из триггера Шмитта 15 и интегратора 16, триггер Шмитт 17, токозадающий резистор 18, оптрон 19, блок 20 30 согласования, выход которого подклю— чен к управляющему входу ключевого регулирующего элемента 1. Оптрон 20 состоит из трансформатора 21, первичная обмотка которого подключена к питающей сети, выпрямителя 22, конденсатора 23, токоэадающего резистора 24 и базового резистора 25. Схема 8 синхронизации, состоит из оптрона 26 и блока 27 согласования, анало-40 гичного блоку 20 согласования. Выход блока согласования 27 подключен к управляющему вхсду двухполярного рекуперирующего устройства 3, в качестве которого служит ключевой элемент, 45 аналогичный ключевому регулирующему

)дементу 1, Стабилизатор работает следующим образом.

Частота работы схемы 7 управления 50 и, следовательно, ключевого регулирующего элемента 1 выбирается намного выше частоты питающей сети, при этом на вход интегрирующего фильтра 4 поступают прямоугольные импульсы, оги- 55 бающая которых представляет синусоиду, частота которой равна частоте питающей сети. В момент открытого состояния ключевого регулирующего элемента напряжение через автотрансформатор 2 и дроссель 5 интегрирующего фильтра поступает в нагрузку 9, При этом индукция магнитного поля и сердечнике антотрансформатора 2 начинает изменяться, а дроссель 5 и конденсатор 6 интегрирующего фильтра начинают накапливать электрическую энер— гию. При закрывании ключевого регулирующего элемента дроссель 5 начинает разряжаться на нагрузку 9 через двухполярное рекуперирующее устройство 3, управление которым осуществляется схемой синхронизации. При этом выход автотрансформатора закорочен открытым двухполярным рекуперирующим устройством.

Следовательно, в момент паузы напряжение на нагрузке 9 поддерживается за счет энергии, занесенной н дросселе и конденсаторе интегрирующего фильтра, а магнитная индукция в сердечнике автотрансформатора остается практически постоянной.

Интегрирующий фильтр преобразует высокочастотные импульсы напряжения, снимаемые с выхода автотрансформатора, в переменное напряжение с частотой сети. Величина .этого напряжения определяется скнажностью работы ключевого регулирующего элемента, частота работы которого намного превышает частоту сети.

В режиме стабилизации длительность импульсов тока через ключевой регулирующий элемент регулируется автомати— чески устройством 7 управления и зависит от напряжения на выходе стабилизатора.

Напряжение с выхода стабилизатора поступает на вход выпрямителя )0 и выпрямленное им фильтруется фильтром 11, в ре ультате чего на выходе фильтра выделяется постоянная составляющая напряжения с выхода выпрямителя 10, которая прямо пропорциональна амплитуде выходного напряжения стабилизатора. На выходе суммирующего элемента 13 пилообразное напряжение, поступающее с выхода генератора 14 пилообразного напряжения, будет сдвинуто относительно нулевого уровня на напряжение, ранное разности выходного напряжения фильтра и опорного напряжения, снимаемого с выхода источника 12 опорного напряжения. При этом триггер Шмитта )7 пеу Предлагаемая схема импульсного стабилизатора переменного напряжения позволяет увеличить КПД, сократив при этом массу и габариты стабилизатора. риодически перебрасывается с одного состояния н другое и с его выхода идут импульсы напряжения определенной скнажности. Когда напряжение на выходе триггера 17 положительно, через токозадающий резистор 18 и диод оптрона 19 протекает ток, который в сною очередь вызывает протекание тока через транзистор оптрона 19. Величина этого тока определяется выходным напряжением триггера 17, величи-. ной токозадающего резистора 18, характеристиками оптрона 19 и параметрами блока 20 согласования, т.е. ве— личиной токозадающего резистора 24 и напряжением на выходе выпрямителя

22. Ток через транзистор оптрона 19 вызывает открывание ключевого регулирующего элемента 1. При этом ток через диод оптрона 26 не течет, так как на нем напряжение обратной полярности, и, следовательно, двухполярное Рекуперирующее устройство 3 закрыто. При изменении полярности напряжения .на выходе триггера 17 ток потечет через токозадающий резистор

18 и диод оптрона 26, вызывая тем самым открывание двухполярного рекуперирующего устройства 3 и закрыва— ние ключевого регулирующего элемен— та 1, так как при появлении отрицательного напряжения на выходе триггера 17 диод опрона 19 закрывается, прекращается ток через транзистор этого оптрона и, следовательно, закрывается ключевой регулирующий элемент 1.

Меняя коэффициент передачи напря жения с выхода фильтра 11 на вход суммирующего элемента 13 и, следона— тельно, скнажность работы триггера 17 и ключевого регулирующего элемента 1, можно добиться, чтобы амплитуда напряжения на выходе стабилизатора стала бы номинальной. После этого ее величина будет поддерживаться автоматически, так как при изменении выходного напряжения за счет изменения напряжения на выходе фильтра 11 из— менится сдвиг пилообразного напряжения относительно нулевого уровня на выходе суммирующего элемента 13, а следовательно, скважность импульсов на выходе триггера 17. В результате

76311 4 этого изменится скнажность работы ключевого регулирующего элемента 1 и амплитуда выходного напряжения стабилизатора, которая станет вновь близка к нг.финальной (за счет действия отрицательной обратной связи).

Посксльку при закрытом ключевом регулирующем элементе магнитная индукция н сердечнике остается постоян10 ной, то такое построение схемы позволяет сократить расчетную мощность ав.— тотрансформатора, так как расчетная мощность трансформатора прямо пропориональна произведению максимального

15 ействующего значения тока через ходную обмотку на максимальное сред ее значение напряжения на входе автотрансформатора за время положительной полуволны сетевого напряжения, 20 которое прямо пропорционально отношению амплитуды сетевого напряжения к скважности работы ключевого регулируюшего элемента. Но из принципа работы предлагаемого устройства следует, что это отношение равно минимальной амплитуде сетевого напряжения.

В случае стабилизатора †прототи максимальное среднее значение входного напряжения на входе антотрансформатора прямо пропорционально максимальной амплитуде сетевого напряжения.

Максимальное же значение действующего тока через входную обмотку одинаково в обоих случаях. Поэтому расчетная мощность автотрансформатора по

35 прототипу во столько раз больше расчетной мощности автотрансформатора предлагаемого устройства, во сколько раз максимально возможная амплитуда сетевого напряжения больше минимально возможной.

Сокращение расчетной мощности антотрансформатора позволяет сократить потери на перемагничивание его сер45 дечника и снизить омические потери в его обмотках. Кроме того, это означает, что масса и габариты автотрансформаторон уменьшаются.

1176311

27

Составитель С.Чернышева

Редактор М.Петрова ТехредИ.Асталош Корректор А.Обручар

Заказ 5360/47 Тираж 863 Подписное

ВНИИНИ Гасударственного комитета СССР по делам .изобретений и открытий

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

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