Устройство стабилизации напряжения питания электропотребителя

 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для стабилизации напряжения питания электропотребителей, в частности телевизоров . Цель изобретения - повышение КЦЦ. Цель достигается тем, что вспомогательный коммутатор 9 отключает вход автотрансформатора 1 от первого выходного вьшода 8, который подключается непосредственно к сети через коммутатор 5 при напряжении сети в допустимых пределах 190-230 В. Включение вспомогательного коммутатора 9 осуществляется с помощью обмотки 2 управления через выпрямитель 3. Для контроля напряжения сети при отключенном автотрансформаторе вход блока управления коммутаторами подключается к входным вьшодам 7 и 13. При пониженном напряжении сети работают коммутаторы 6 и 17 совместно с коммутатором 9, а при повышенном - коммутатор 4 совместно с коммутатором 9. 2 з.п. ф-лы. 2 ил. (Л со 00 00 со 9(а.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А1 (51)4 С 05 F 1 44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTKPbIT (21) 3689339/24-07 (22) 29.11.83 (46) 07.10.87. Бюл. 9 37 (75) И. Г. Кропачев (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет. Под ред. С.Д. Додика и др. М.: Советское радио, 1968, с. 298.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1064274, кл. G 05 F 1/44, 1983. (54) УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к области электротехники и предназначено для стабилизации напряжения питания электропотребителей, в частности телевизоров. Цель изобретения — повышение КПД. Цель достигается тем, что вспомогательный коммутатор 9 отключает вход автотрансформатора 1 от первого выходного вывода 8, который подключается непосредственно к сети через коммутатор 5 при напряжении сети в допустимых пределах 190-230 В.

Включение вспомогательного коммутатора 9 осуществляется с помощью обмотки 2 управления через выпрямитель 3. Для контроля напряжения сети при отключенном автотрансформаторе вход блока управления коммутаторами подключается к входным выводам 7 и

13. При пониженном напряжении сети работают коммутаторы 6 и 17 совместно с коммутатором 9, а при повышенном — коммутатор 4 совместно с коммутатором 9. 2 з.п. ф-лы. 2 ил.

1343397

Блок управления выполнен на трансформаторе, подключенном к входу блока, и задатчике напряжения, который выполнен на пороговых элементах 18 и 19 и полупроводниковых ключах 20 и 21. Входы 22 и 23 ключей и первый входы 24 и 25 пороговых элементов соединены с выходом параметрического стабилизатора 26, вход которого шунтирован фильтром 27 и через первый выпрямитель 28 подключен к выходу первой вторичной обмотки 29 трансформатора.

55

Изобретение относится к электротехнике и регулированию электрических величин и предназначено для стабилизации напряжения питания на зажимах электропотребителей, в част5 ности телевизоров.

Цель изобретения — повышение КПД устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема устройства; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема блока управления.

Устройство стабилизации напряжения питания электропотребителя содержит силовой трансформатор 1 с отпайками и обмоткой 2 управления, подключенной к входу выпрямителя 3 основные коммутаторы 4-6, входом подключенные к первому входному выводу 7, причем выход коммутатора 5 соединен с первым выходным выводом

8, выходы коммутаторов 4 и 6 — с соответствующими отпайками автотрансформатора 1, вспомогательный коммутатор 9, входом подключенный к соответствующей отпайке 10 автотрансформатора 1, блок 11 управления основными коммутаторами. Крайний вывод 12 автотрансформатора через коммутатор

4 соединен с первым входным выводом

7, второй входной вывод 13 — с вторым выходным выводом 14.

Выход вспомогательного коммутатора 9 соединен с первым выходным выводом 8, его управляющий вход подключен к выходу выпрямителя 3, другой крайний вывод 15 автотрансформатора

1 соединен с вторым выходным выводом

14 а вход блока 11 управления под1

40 ключен к входным выводам. Между дополнительной отпайкой 16 трансформатора и первым входным выводом включен дополнительный основной коммутатор 17.

Вторые входы 30 и 31 пороговых элементов подключены к выходу параметрического стабилизатора1 а выходы пороговых элементов и первого полупроводникового ключа через тиристоры 32-34 соединены с выводами для подключения управляющих входов основных коммутаторов 2, 5, 6 и 17, причем выходы пороговых элементов дополнительно через диоды 35 и 36 соединены с входом первого полупроводникового ключа, при этом вход второго полупроводникового ключа через второй выпрямитель 37 подключен к выходу второй вторичной обмотки 38 трансформатора,. а выход второго полупроводникового ключа через цепочки на последовательно включенных диодах 39-42 и резисторах 43-46 соединен с соответствующими управляющими переходами тиристоров.

Управление дополнительным основным коммутатором 17 осуществляется соответствующими аналогичными элементами блока управления — третьим пороговым элементом 47, выходы которого через диоды 48 и 49 соединены с первым входом второго порогового элемента и входом первого полупроводникового ключа. Управляющий переход тиристора 50 через диод 39 и резистор 43 соединен с выходом второго полупроводникового ключа

Коммутаторы могут быть выполнены на симисторах, оптронах или встречнопараллельно включенных тиристорах.

При выполнении коммутаторов на тиристорах их управляющие цепи должны иметь гальваническую развязку, так как другие варианты выполнения схем с тиристорами не возможны из-за влияния секций обмоток автотрансформатора.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение сети равно нулю. Коммутаторы 4 — 6 и 17 закрыты, задатчик напряжения отключен, а автотрансформатор 1 обесточен, поэтому напряжение на выходе равно нулю. Пороговые элементы 18 и 19, ключи 20 и 21 и тиристоры 3234 закрыты.

При включении напряжения сети с выхода трансформатора появляется напряжение с обмоток 38 и 29. Напряжение с выхода обмотки 29 выпрямляется выпрямителем 28, сглаживается

3 1343 фильтром 27, стабилизируется параметрическим стабилизатором 26 и поступает на входы задатчика напряжения.

Напряжение с выхода обмотки 38 выпрямляется выпрямителем 37 и поступа5 ет на вход 23 транзистора 21. При наличии напряжения сети транзистор

21 закрыт, а при напряжении сети равном нулю, транзистор кратковремен- !о но открывается.

При напряжении сети 200-230 В напряжение на входе 24 порогового элемента 18 больше напряжения на входе

30, поэтому работает правая часть по- )5 рогового элемента 18. В пороговом элементе 19 работает левая часть, так как напряжение на входе 25 меньше напряжения на входе 31. На вход ключа 20 не поступает запирающий сигнал с выхода пороговых элементов 18 и 19, поэтому транзистор 20 открывается.

При равенстве напряжения сети нулю транзистор 21 открывается и через диод 41, резистор 45, управляющий пе- 25 реход тиристора 34 протекает ток управления. Этот, управляющий ток не достаточен для открывания коммутатора 5. Одновременно с этим тиристор 34 открывается и по управляющему переходу коммутатора 5 через транзистор

20 и тиристор 34 протекает ток управления. Коммутатор 5 открывается, а автотрансформатор 1 и нагрузка подключаются к сети.

При напряжении сети больше нуля транзистор 21 закрывается, но тиристор 34 остается во включенном состоянии за счет тока через его силовой переход. При смене полярности на- 4О пряжения сети коммутатор 5 проводит ток в другом направлении. Автотранс— форматор 1 и нагрузка работают. Напряжение сети поступает на автотрансформатор 1 и нагрузку в самый началь45 ный период питающего напряжения, поэтому радиопомехи отсутствуют и не требуется создания сложных фильтров.

В этом случае коммутаторы достаточно шунтировать RC-цепочками. Автотранс50 форматор 1 в данном случае не оказывает влияния на напряжение нагрузки, по этому устройство характеризуется отсутствием потерь холостого хода трансформатора, т.е. высоким КПД.

Для устранения потерь холостого хода при напряжении сети 200-230 В автотрансформатор 1 должен быть отключен от сети. Для этой цели исполь

397

4 эуется коммутатор 9, управляемьп! автотрансформатором. Поскольку автотрансформатор 1 отключен от сети, напряжение на его обмотке 2 равно нулю, а коммутатор 9 закрыт. Электропотребитель получает питание от сети.

При напряжении сети 230-253 В напряжение на входе 30 становится выше напряжения на входе 24 порогового элемента 18, поэтому открывается левая часть порогового элемента 18, а правая закрывается. Через диод 35 напряжение поступает на вход транзистора 20, который закрывается. Закрывается и тиристор 34.

При напряжении сети, равном нулю, коммутатор 5 закрывается, транзистор

2 1 открывается, по управляющему переходу тиристора 32 через диод 42 и резистор 46 протекает ток управления. Тиристор 32 открывается. По управляющему переходу коммутатора 4 протекает ток управления, поэтому при напряжении сети, отличном от нуля, коммутатор 4 открывается и на вход автотрансформатора 1 поступает напряжение сети. Одновременно с этим напряжением на выходе обмотки 2 открывает коммутатор 9 и нагрузка подключается к выходу автотрансформатора 1. Напряжение на нагрузке 198231 В.

При восстановлении напряжения сети левая часть порогового элемента

18 и тиристор 32 закрываются, открывается правая часть, так как напряжение на входе 24 вьппе напряжения на входе 30. Транзистор 20 и тиристор 34, а также коммутатор 5 открываются. Нагрузка получает питание от сети. Автотрансформатор 1 отключается, коммутаторы 4 и 9 закрываются.

При напряжении сети 170 200 В напряжение на входе 25 становится выше напряжения на входе 31, поэтому открывается правая часть порогового элемента 19, а левая закрывается. При напряжении сети, равном нулю, на управляющий переход тиристора 33 через резистор 44 и диод 40, а также транзистор 21 поступает ток управления. Открываются тиристор 33 и коммутатор 6, поэтому автотрансформатор 1 подключается к сети, а нагрузка через коммутатор 9 к выходу автотрансформатора 1. Коммутатор 5 закрывается, транзистор 20 также закрывается

1343397 эа счет поступления на его вход смещения через диод 36. Напряжение на нагрузке 198 — 231 В.

При восстановлении напряжения сети коммутаторы 6 и 9, тиристор 33 закрываются, автотрансформатор 1 отключается от сети, открываются транзистор 20, тиристор 34 и коммутатор 5. Нагрузка подключается непосредственно к сети.

Для расширения диапазона контролируемога напряжения сети от 150 до

170 В используются пороговый элемент

47, тиристор 50 и коммутатор 17. Работа порогового элемента 47, тиристора 50 и коммутатора 17 аналогична работе коммутатора 6, но при данном режиме смещение через диоды 48 и 49 поступает на транзистор 20 и пороговый элемент 19. Автотрансформатор 1 в этом режиме подключается к сети через коммутатор 17, а нагрузка через коммутатор 9 — к выходу автотрансформатора 1. Коммутатор 17 открыт.

Напряжение на входе нагрузки 198

230 В при напряжении сети 150-170 В.

При напряжении сети 170-200 В коммутатор 17 закрывается, а коммутатор 6 открывается. При напряжении сети 200-230 В коммутаторы 6 и 9 закрываются, а коммутатор 5 открывается.

Для увеличения точности стабилизации напряжения на нагрузке и диапазона контролируемого напряжения сети увеличивают число секций автотрансформатора и коммутаторов, при этом смещение с пороговых элементов кроме транзистора 20 должно поступать на нижестоящий пороговый элемент при увеличении напряжения сети от 250 до 270 В и на вышестоящий — при уменьшении напряжения сети ниже

170, 150 и 130 В. Кроме того, для () повышения надежности пороговые элементы могут быть между собой взаимно заблокированы (приводит к удорожанию устройства).

В приведенных схемах пороговые элементы выполнены на дифференциальных усилителях. Они могут быть выполнены на однопереходных транзисторах или их аналогах, триггерах и т.п. Это относится и к ключам 20 и 21.

Формула изобретения

1. Устройство стабилизации напряжения питания электропотребителя, выходным выводом, а вход блока управ25 ления подключен к входным выводам.

35 вых элементов соединены с выходом параметрического стабилизатора, вход которого шунтирован фильтром и через первый выпрямитель подключен к выходу первой вторичной обмотки транс40 форматора, вторые входы пороговых элементов подключены к выходу параметрического стабилизатора, а выходы пороговых элементов и первого полупроводникового ключа через тиристо45 ры соединены с выводами для подключения управляющих входов основных коммутаторов, причем выходы пороговых элементов дополнительно через диоды соединены с входом первого полупро50 водникОВОГО ключа, при этоя вход второго полупроводникового ключа через второй выпрямитель подключен к выходу второй вторичной обмотки трансформатора, а выход второго полупроводникового ключа через цепочки на последовательно включенных диодах и резисторах соединен с соответствующими управляющими переходами тиристоров.

20 содержащее силовой автотрансформатор с отпайками и обмоткой управления, подключенной к входу выпрямителя, основные коммутаторы, входом подключенные к первому входному выводу, выход одного коммутатора соединен с первым выходным выводом, выходы остальных коммутаторов — с соответствующими отпайками автотрансформатора и одним крайним выводом, вспомогательный коммутатор, входом подключенный к соответствующей отпайке автотрансформатора, блок управления основными коммутаторами, причем второй входной вывод соединен с вторым выходным выводом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения

КПД, выход вспомогательного коммутатора соединен с первым выводом, его управляющий вход подключен к выходу выпрямителя, другой крайний вывод автотрансформатора соединен с вторым

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен на трансформаторе, подключенном к входу блока и задатчика напряжения, при этом задатчик напряжения выполнен на пороговых элементах и полупроводниковых ключах, входы ключей и первые входы порого1343397

8 нительной отпайкой силового автотр ан сформатора, причем упра вляющий вход дополнительного основного комму5 татора соединен с соответствующим выходом блока управления.

3. Устройство по и.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен дополнительный основной коммутатор, включенный между первым входным выводом и дополЕ и

Составитель А. Колоколкин

Редактор П. Гереши Техред Л.Сердюкова Корректор М. Матьковская

Заказ 4823/49 Тираж ЗЬЗ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иЗобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производстнснно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,