Стабилизатор переменного напряжения

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть исполь ,зовано для питания различных устройств РЭА переменным напряжением. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стабилизатора путем обеспечения одновременной стабилизации переменного напряжения по амплитуде и действующему значению. Стабилизатор содержит автотрансформатор 1 с обмотками: основной 2, повышения 5, понижения 14, первый 6 и второй 10 ключи переменного тока, регулирующий элемент 11, гаиротно-импульсный модулятор (ШИМ) 16, осуществляющий управление первым ключом 6, датчики действующего 33 и амплитудного 29 значении, входы которых подключены к обмоткам автотрансформатора 1, трансформатор питания цепей управления 41. Введенные цепи обратной связи позволяют поддерживать амплитуду и действующее значение выходного напряжения постоянными с заданной точностью . 2 ил. / ш (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСКИ Х

РЕСПУБЛИК (19) (11) (S1) 1 G 05 F 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С

С0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4050969/24-07 (22) 08.04.86 (46) 07 01 88. Бюл. )) (72) В.Т.Тарасов, И.И.Ковалев и Д.А.Никитин (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 601679, кл. G 05 F 1/44, 1974.

Источники электропитания на полу— проводниковых приборах./Под ред.

С.Д.Додина и Е.И.Гальперина, N.:

Советское радио, 1969, с.298. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания различных уст— ройств РЭА переменным напряжением.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей стабилизатора путем обеспечения одновременной стабилизации переменного напряжения по амплитуде и действующему значению.

Стабилизатор содержит автотрансформатор 1 с обмотками: основной 2, повышения 5, понижения 14, первый 6 и второй 10 ключи переменного тока, регулирующий элемент 11, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 16, осуществляющий управление первым ключом 6, датчики действующего 33 и амплитудного 29 значении, входы которых подключены к обмоткам автотрансформатора 1, трансформатор питания цепей управления 41. Введенные цепи обратной связи позволяют поддерживать амплитуду и действующее значение выходного напря>кения постоянными с заданной точностью. 2 ил.

1365057

1Г

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, где требуется стабилизация переменного напряжения сети по амплитуде и действующему значению одновременно, например при питании цветного телевизора для накала кинескопа нужна стабилизация по действующему значению, а для всей остальной схемы — по амплитуде.

Пель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения одновременной стабилизации переменного напряжения по амплитуде и действующему значению.

На фиг.! представлена принципиаль— ная электрическая схема стабилизатора переменного напряжения; на фиг.2 эпюры напряжений и токов в отдельных ее узлах °

Стабилизатор содержит автотранс— форматор 1, у которого вывод начала основной обмотки 2 подключен одновременно к первому входному выводу 3 и к первому выходному выводу 4, точка соединения вывода конца основной обмотки 2 и вывода начала обмотки 5 повышения напряжения через первый ключ

6 переменного тока, состоящий из второго диодного моста 7 и второго транзистора 8, подключена к второму входному выводу 9, к которому через последовательно соединенные второй ключ

10 переменного тока и регулирующий элемент 11, состоящий из первого диодного моста 12 и первого транзистора

13, подключен вывод конца обмотки 14 понижения напряжения, а точка соединения вывода начала обмотки 14 понижения напряжения и вывода конца обмотки

5 повышения напряжения подключена к второму выходному выводу 15. Широтноимпульсный модулятор 16 содержит выпрямители 17 — 19, выпрямитель 20 пульсирующего напряжения, управляющий оптрон 21, опорный стабилитрон

22, компаратор 23, резисторы 24 и 25 сравнения, диод 26 сравнения, интегрирующий конденсатор 27, транзистор

28.

Датчик 29 амплитудного значения содержит мостовой выпрямитель 30, стабилитрон 3! амплитуды, выходной оптрон 32 датчик 33 действУющего значения, в состав которого входят вакуумный диод 34, стабилитрон 35, компенсационный резистор 36, выпрямитель

37 управления, выпрямитель 38 анодного напряжения, оптрон 39 управления, транзистор 40 управления, трансФорматор 41 питания цепей управления.

Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом.

В начале каждого полупериода входного напряжения первый ключ 6 переменного тока открыт, так как в широтноимпульсном модуляторе 16 интегрирующий конденсатор 27, заряженный от выпрямителя 19 через открытый транзистор 28, заряжается через диод 26 сравнения и резистор 25 сравнения. При этом напряжение на резисторе 25 сравнения превышает выходное напряжение выпрямителя 20 пульсирующего напряжения и поэтому он закрыт. Напряжение на резисторе 24 сравнения отсутствует, поэтому на неинвертирующем входе компаратора 23 сигнала нет, а поступает он только на инвертирующий вход через делитель напряжения с опорного стабилитрона 22. Это приводит к тому, что управляющий оптрон 21, включенный на выходе компаратора 23, открыт и напряжение с выпрямителя 17 открывает первый ключ 6 переменного тока в начале каждого полупериода входного напряжения.

В начале каждого полупериода входного напряжения с трансформатора 41 питания цепей управления напряжение поступает на открытие второго ключа

10 переменного тока, а с датчика 33 действующего значения от выпрямителя

37 управления через открытый транзистор 40 управления напряжение поступает на открытие первого транзистора

l3 регулирующего элемента ll. Но так как первый ключ 6 переменного тока открыт, то вначале каждого полупериода входного напряжения второй ключ

10 переменного тока и регулирующий элемент 11 закрыты обратным напряжением, представляющим собой сумму напряжений с обмотки 5 повьш ения напряжения и обмотки 14 понижения напряжения автотрансформатора 1.

Рассмотрим процесс стабилизации амплитуды выходного напряжения. Пусть выходное напряжение по амплитуде. превысило заданное значение, тогда в датчике 29 амплитудного значения напряжение на выходе мостового выпрямителя 30 увеличится, произойдет пробой стабилитрона 31 амплитуды и включение выходного оптрона 32, который

1365057 подзакрывает транзистор 28 широтноимпульсного модулятора 16. В результате этого напряжение на интегрирую— щем конденсаторе 27 и на резисторе г, 25 сравнения уменьшится, напряжение с выпрямителя 20 пульсирующего напряжения при амплитудных значениях начнет превышать напряжения на резисто— ре 25 сравнения, диод 26 сравнения закроется, на резисторе 24 сравнения появится напряжение, которое, воздействуя, на неинвертирующий вход компаратора 23, заставит его срабо— тать и обеспечить сигнал на управля- 15 ющий оптрон 21 и соответственно выключить первый ключ 6 переменного тока.

Длительность импульса выключения первого ключа 6 переменного тока оп- 20 ределяется временем превышения "вершинок" полупериодов с выпрямителя 20 пульсирующего напряжения над напряжением на интегрирующем конденсаторе

27 (фиг.2). Чем больше это превыше— ние, тем длительность импульса выключения больше и наоборот, причем при любой длительности этого импульса он симметричен относительно Т /2 и 3 /2 входного напряжения. При этом ток че- 30 рез светодиод управляющего оптрона

21 представляет собой прямоугольные импульсы (фиг.2). Как только первый ключ 6 переменного тока закроется на время, то начинает перетекать ток че— рез второй ключ 10 переменного тока, Регулирующий элемент 11 и обмотку 14 понижения напряжения. Это приводит к уменьшению выходного напряжения, при этом форма выходного напряжения 40

U e„„ ïðèíèìàåò вид показанный на фиг.2.

Таким образом, с увеличением амплитуды выходного напряжения выходной оптрон 32 сильнее подзакрывает тран- 45 зистор 28, что приводит к уменьшению напряжения на интегрирующем конденсаторе 27 и увеличению длительности импульса выключения первого ключа 5 переменного тока и наоборот. 50

Такая схема обратной связи позволяет поддерживать амплитуду выходного напряжения стабилизатора постоянной с заданной точностью.

Стабилизация действующего значения выходного напряжения осуществляется регулирующим элементом 11 в моменты, когда закрыт первый ключ 6 переменного токa.

При увеличении действующего значе ния выходного напряжения увеличиваетI ся температура катода насыщения вакуумного диода 34, ток от выпрямителя

38 анодного напряжения через светодиод оптрона 39 управления, стабилитрон 35 и вакуумный диод 34 увеличится, транзистор оптрона 39 управления подзакрывает транзистор 40 управления и соответственно регулирующий эле. мент 11, что приведет к уменьшению действующего значения выходного напряжения. Таким образом, с заданной точностью поддерживается действующее значение выходного напряжения.

Компенсационный резистор 36 позволяет скомпенсировать нестабильность действующего значения выходного напряжения.

Число витков обмотки повьппения напряжения (фиг.2) выбирают исходя из допустимого минимального входного напряжения, а число витков обмотки 14 понижения напряжения выбирают таким образом, чтобы при изменении входного напряжения при заданной амплитуде изменение действующего значения имело кривую Д.

Можно сделать так, что с увеличением U „ действующее значение U> еыж уменьшается и наоборот, при этом обеспечивается минимальная мощность, рассеиваемая на регулирующем элементе 11.

Таким образом, предлагаемый стабилизатор осуществляет одновременно стабилизацию выходного напряжения по действующему значению и амплитуде.

Для чисто емкостной нагрузки регулирующий элемент 11 и датчик 33 действующего значения могут отсутствовать и стабилизируется только амплитуда П „„.

Полная симметрия полупериодов

U„,„èñKëþ÷àåò ухудшение cosp сети (фиг.2). При выпрямлении такого напряжения коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения (по сравнению с обычной синусоидой) не только не увеличивается, а даже уменьшается

Таким образом, предлагаемый стабилизатор обладает высоким КПД, так как при соответствующем подборе числа витков обмотки понижения напряжения во всем диапазоне изменения входного напряжения обеспечивается минимальная мощность, рассеиваемая на регулирующем элементе, работающем в ли1365057 нейно-импульсном режиме. Использование такого стабилизатора для питания различных устройств радиоэлектронной аппаратуры позволяет увеличить срок с их службы, .обеспечить экономию электроэнергии без ухудшения cos q сети за счет уменьшения рассеиваемой мощности на линейных и импульсных стабилизаторах питаемых устройств РЭА, а также увеличить их надежность. формулаиэобретения

Стабилизатор переменного напряжения, содержащий автотрансформатор, у которого вывод начала основной обмотки подключен к первому входному и к первому выходному выводам, точка соединения вывода -конца основной 20 обмотки и вывода начала обмотки повышения напряжения через первый ключ переменного тока подключена к второму входному выводу, который через второй ключ переменного тока связан 25 с выводом конца обмотки понижения напряжения, а точка соединения вывода начала обмотки понижения напряжения и вывода конца обмотки повышения напряжения подключена к второму выходному выводу, блок управления первым ключом переменного тока, вход которого подключен к выходу датчика выходI ного напряжения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей ста билитрона путем обеспечения одновременной стабилизации переменного напряжения по амплитуде и действующему значению, в него введен включенный последовательно с вторым ключом переменного тока регулирующий элемент, выполненный в виде первого диодного моста и первого транзистора, включенного коллекторно-эмиттерным переходом в диагональ постоянного тока первого диодного моста, а база-эмиттерным переходом подключенного к выходу введенного датчика действующего значения, своим входом подключенного к одной иэ обмоток автотрансформатора, при этом первый ключ переменного тока выполнен в виде второго диодного моста и второго транзистора, включенного коллекторно-эмиттерным переходом в диагональ постоянного тока второго диодного моста, а база-эмиттерным переходом — к выходу блока управления, выполненного в виде широтноимпульсного модулятора, вход которого подключен к выходу датчика выходного напряжения, выполненного в виде датчика амплитудного значения, своим входом подключенного к одной из обмоток автотрансформатора.

1365057

Составитель А. Волкова

Редактор Л. Гратилло Техред М.Дидык Корректор И.Муска

Заказ 66!О/41 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4 (I!

1 1