Стабилизатор постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания .v Цель изобретения - повышение стабильности выходного тока. Для формирования стабильного тока в нагрузке в устройство введен последовательный резонансный LC-контур 18, который является параметрическим стабилизатором тока. При изменении сопротивления нагрузки изменяется Добротность контура 18, т.е. напряжение на его выходе. Для улучшения стабильности тока нагрузки необходимо , чтобы амплитуда первой гармо-;§ НИКИ была застабилизирована. В данном (Л устройстве обеспечена среднеквадратичная погрешность значения амплитуды первой гармоники не более 1%. 3 кл. tVS о: О1 ;о 4;:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (ду 4 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 3845990/24-07 (22) 21. 01. 85 (46) 23.10.86. Бюл. 11 39 (71) Минский радиотехнический инсти-. тут (72) В.В.Попов, В,Э.Пацевич, Е.С.Мытник, В М.Горбачев и С.Л.Мойсейчук (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Заявка ФРГ N - 2468379, кл, Н 02 J 7/10, 1978.

Заявка Японии У 55-3893, кл. Н 02 J 7/10, 1980.

Белостоцкий Б.P. Любавский Ю.В., Овчинников В.И. Основы лазерной техники. — M.: Советское радио, 1972, с. 250.

Авторское свидетельство СССР

В 1050061, кл. Н 02 М 3/335, 1983.

„.SU„„1265940 А 1 (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания., Цель изобретения — повышение стабильности выходного тока. Для формирования стабильного тока в нагрузке в устройство введен последовательный резонансный

LC- êîíòóð 18, который является параметрическим стабилизатором тока. При изменении сопротивления нагрузки изменяется добротность контура 18, т.е. напряжение на его выходе. для улучшения стабильности тока нагрузки необходимо, чтобы амплитуда первой гармо-, с ники была застабилизирована. В данном устройстве обеспечена среднеквадратичная погрешность значения амплитуды сС первой гармоники- не более 1Х. 3 ил.

1265940

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах. стабилизации постоянного тока.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации выходного тока при изменении входного напряжения.

На фиг. I приведена структурная 1О схема стабилизатора постоянного тока, на фиг.2 и 3 — структурные схемы первого и второго умножителей аналоговых сигналов.

Стабилизатор постоянного тока (фиг.I) содержит первый выпрямитель

1 и первый фильтр 2, положительный выход которого соединен с коллектором первого. 3, а отрицательный — с эмиттером второго 4 транзисторов усилителя мощности, управляющие переходы ко- 20 торых соединены с выходами первого 5 и ьторого 6 логических элементов И соответственно, при этом первые входы последних подключены к парафазным выходам счетного триггера 7, счетным входом подключенного к генератору 8 тактовых импульсов, их вторые входы объединены и подключены к выходу узла

9 защиты, а третьи объединены и подключены к выходу RS-триггера 10, S30 вход которого подключен к. выходу генератора 8 тактовых импульсов, à Rвход соединен с выходом третьего логического элемента И 11, первый, второй и третий входы которого соединены З5 с выходами первого 12, второго 13 и третьего 14 интеграторов соответственно, входы которых соединены с выходами первого 15, второго 16 и третьего 17 сумматоров соответственно, 40 при этом эмиттер первого 3 и коллектор второго 4 транзисторов усилителя мощности соединены с вторым входом последоьательного резонансного LCконтура 18, первый вход которого сое- 45 дине I co средней точкой первого фильтра 2, а выход — с входом трансформатора 19, выход которого через второй выпрямитель 20 и второй фильтр 21 соедипен с вьгсодными выводами, при этом 50 эмиттер первого 3 и коллектор второго

4 транзисторов усилителя мощностй соединены с входом третьего выпрямителя

22, выход которого соединен с входами первого 23 и второго 24 умножителей 55 ае1алоговь1х с1п налОВ при этом ВыхОды первого 23 и второго 24 умножителей аналоговых сигналов соединены с первыми входами второго 16 и третьего 17 сумматоров соответственно, вторые входы которых объединены и соединены с источником 25 опорного напряжения и первым входом первого сумматора 15, второй вход которого соединен. с выходом третьего выпрямителя 22.

Первый умножитель 23 аналоговых сигналов (фиг.2) содержит первый 26 и второй 27 логарифмирующие усилители, входы которых объединены и соединены с входом первого умножителя 23 аналоговых сигналов, а выходы соединены с первым и вторым входами соответственно первого суммирующего усилителя 28, выход которого соединен с входом первого антилогарифмирующего усилителя 29, выход которого соединен с выходом первого умножителя 23 аналоговых сигналов, Второй умножитель 24 аналоговых сигналов (фиг.3) содержит с третьего по девятый логарифмирующие усилители

30, входы которых объединены и соединены с входом второго умножителя 24 аналоговых сигналов, а выходы соединены с первого по седьмой входами соответственно второго суммирующего усилителя 31, выход которого соединен с входом второго антилогарифмирующего усилителя 32, выход которого соединен с выходом второго умножителя аналоговых сигналов.

Устройство работает следующим образом.

Для формирования стабильного тока в нагрузке в устройство введен последовательный резонансный ЬС-контур 18, который является параметрическим стабилизатором тока. При изме11ении сопротивления нагрузки изменяется добротность LC-контура 18, т.е. напряжение на его выходе. Предположим, что со11ротивление нагрузки уменьшилось, т.е. 1.С-контур 18 нагружен сильнее и потери в нем возросли, а добротность упала. Напряжение на выходе контура 18 снижается практически во столько же раз, как и сопротивление нагрузки. Ток нагрузки при этом остается постоянным. Однако, если возра стает амплитуда импульсов на входе

LC-контура 18 при изменении входного напряжения, ток в нагрузке изменяет-1 ся. Для улучшения стабильности тона нагрузки необходимо, чтобы амплитуда первой гармоники, несущей основную энергию выходного сигнала преобразо1265940 вателя, была стабилизирована. Закон изменения амплитуды первой гармоники в зависимости от амплитуды выходных импульсов и их длительности можно записать как 5

Э. на в точках t = — п, где n = 1, 2, то амплитуду первой гармоники можно записать как

20 (2) 4U

Ь = — - - sin — —. Ti 2

Для того, чтобы выполнялось условие Ь, = const закон изменения дли25 тельности импульсов можно записать

Tib1

< = 2arcsin — — --.

4Uо (3)

Площадь импульсов S = U,. r можно записать при этом ЭО

ТЪ

S = 2U arcsin — — —.

o 4U4 (4)

Выражения (3) и (4) аппроксимируются с точностью 5Х выражениями

35 (5) 3Ь, r

2Uо

«1ОЬ, b, 10U) 5101 1

3Ъ„

10b1

+ + ° (6) 10U 510

Выражение (5) обеспечивает среднеквадратичную погрешность значения амплитуды первой гармоники не более 1X °

Устройство (фиг.1) содержит моду-, лятор, реализующий зависимость (5). 45 .Интегратор 12 реализует функцию

ЗЬ /2U» интегратор 14 — функцию

Ъ /100, интегратор 13 — 10Ь /51U" .

Постоянные коэффициенты устанавливаются резисторами сумматоров 15-17. 50

На входы интеграторов 12-14 через сумматоры 15-17 соответственно поступает сигнал U „ с выхода источника

25 опорного напряжения, и на выходах интеграторов появляется линейно нара-55 стающее напряжение. По приходу тактового импульса с генератора 8 тактовых импульсов RS-триггер по S-входу усLU0

Ь = — — — sint ° sin (1)

11 2 где U. — амплитуда импульсов, — ширина импульсов, 10 с — середина абсциссы импульсов.

Выражение (1) получено при разложении в ряд Фурье последовательности двуполярных импульсов.

Если середина импульсов расположе- 15 танавливается в единичное состояние.

При этом на одном из выходов счетного триггера 7 также появляется сигнал логической "1" (предположим, на прямом выходе). Если на выходе узла 9 защиты нет запрещающего сигнала, то с выхода логического элемента И 6 сигнал логической "1" открывает транзистор 4. На выходе усилителя мощности появляется импульс с ал1плитудой

U„, который через выпрямитель 22 поступает на входы умножителей 23 и 24 аналоговых сигналов и через сумматор

15 на вход интегратора 12. Умножители аналоговых сигналов возводят амплитуду импульса в соответствующую ступень.

Процесс умножения рассмотрим на примере перемножения двух сигналов, т.е. на примере умножителя 23.

На выходах логарифмирующих усилителей — сигналы, равные лсгариАму от входного. Суммирующий усилитель складывает эти логариАмы. При этом имеет место математическая операция fgA +

+ PgB = Pg(A х В), т.е. на выходе усилителя 28 сигнал равен логарифму произведения входных сигналов и поступает на вход антилогариАмирующего усилителя 29. Таким образом, с выхода умножителя 23 аналоговых сигналов по ступает сигнал, равный квадрату входного сигнала. Умножитель 24 аналоговых сигналов работает аналогично с той лишь разницей, что возводит входной сигнал в седьмую степень.

С выходом умножителей 23 и 24 сигналы через соответствующие сумматоры

17 и 16 поступают на входы соответствующих интеграторов 14 и 13, т.е. по приходу тактового Импульса конденI саторы интеграторов 12-14 начинают разряжаться, и на выходе интеграторов напряжение начинает .снижаться. Когда напряжение на выходе всех интеграторов достигает нуля, на выходе логиче- . ского элемента И 11 появляется сигнал

I1 1t логического 0, который устанавливает RS-триггер в состояние логического

11Л11

0 . Транзистор при этом закрывается и заканчивается формирование выходного импульса. В следующем такте процесс повторяется с той лишь разницей, что теперь открывается транзистор 3.

При увеличении напряжения электроснабжения амплитуды импульсов воэрастают. При этом напряжение на выходе выпрялштеля 22 также зозрастает и ин1265940

4г.2 теграторы 12-14 быстрее разряжаются, т.е. процесс формирования импульсов на выходе заканчивается быстрее. Таким образом, амплитуда первой гармоники последовательности импульсов практически постоянна.

Формула и з обретения

Стабилизатор постоянного тока, содержащий первый выпрямитель, вход которого соединен с входными выводами, а выход — с входом первого сглаживаю-! щего фильтра, положительный и отрица- 15 тельный выводы которого соединены с коллектором первого и эмиттером второго транзисторов усилителя мощности соответственно, управляющие переходы которых соединены с выходами первого 20 и второго логических элементов И соответственно, первые входы которых подключены к парафазным выходам счетного триггера, .счетным входом подключенного к выходу генератора так- товых импульсов, вторые входы первого и второго логических элементов И объединены и подключены к выходу узла защиты, а третьи выходы объединены и подключены к выходу RS-триггера, 30

S-вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход источника опорного напряжения соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход силового трансформатора через второй выпрямитель и второй сглаживающий фильтр соединен с выходными выводами, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного тока, в него введены последовательный резонансный LC-контур, третий выпрямитель, первый и второй умножители аналоговых сигналов, второй и третий

I сумматоры, второй и третий интеграторы, третий логический элемент И, при этом первый вход резонансного LC-контура соединен со средней точкой первого сглаживающего фильтра, второй вход соединен с эмиттером первого и коллектором второго транзисторов усилителя мощности и входом третьего выпрямителя, выход резонансного LC-контура соединен с входом силового трансформатора, выход третьего выпрямителя соединен с вторым входом первого сумматора и первого и второго умножителей аналоговых сигналов, причем выходы первого и второго умножителей аналоговых сигналов соединены с входами второго и третьего сумматоров, выходы которых соединены с входами второго и третьего интеграторов соответственно, выходы первого, второго и третьего интеграторов соединены с первым, вторым и третьим входами третьего логического элемента И, выход которого соединен с R-входом RS-триггера, при этом вторые входы второго и третьего сумматоров объединены и соединены с выходом источника опорного напряжения.

1265940 ха/у

//авора

Ю

Составитель Е.финогенов

Редакто > О.Юрковеусая . Texpeg А. кравчук Корректор С.Шекмар

Заказ 5678/55 Тирам 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Уигород, ул. Проектная, 4