Стабилизатор постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах стабилизации постоянного тока. Цель изобретения - повышение точности стабилизации выходного тока при изменении входного напряжения - достигается тем, что в стабилизатор дополнительно введены второй последовательный резонансный LC-контур, четвертый выпрямитель, второй фильтр и управляемый ключ. Первый и второй входы второго последовательного резонансного LC-контура соединены с первым и вторым входами первого последовательного резонансного контура. Выход второго резонансного LC-контура через четвертый выпрямитель с фильтром и управляемый ключ соединен с третьим входом сумматора. Такое построение схемы позволяет из последовательности прямоугольных импульсов выделить сигнал, пропорциональный первой гармонике входного сигнала более точно, чем с помощью трехступенчатой аппроксимации, а также более точно отработать изменение этого сигнала. 2 ил.

союз советских со 1иАлистичесник

РЕСПжЛИН

О1

«

«

«

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

Г1О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬгТИЯМ

Г1РИ ГКНТ СССР (2 1) 4450971/24-07 (22) 04. 07. 88 (46) 15.04. 90. Выл, Р 14 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством 11инского радиотехнического института (72) В.В Попов, С.Л.11осейчука

Е,С.Мытник и В.З,Пацевич (53) 621. 316. 722. 1 (088, 8) (56) Бело стоцкий Б, Р., Любавский Ю. В., Овчинников В. И, Основы лазерной техники. — 11.: Советское радио, 1972, с. 241-250 °

Автор ское свидетельство СССР

11> 1265940, кл, П 02 11 3/335, 1986. (5 4) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯИ110 ГО TORA (5 7) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах стабилизации постоянного тока. Цель изобретения — повьннение точности стабилизации вьгходного тока

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания, и может быть использовано в устройствах стабилизации постоянного тока.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации выходного тока при изменении входного напряже" ния.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; иа фиг, 2 — диаграммы его работы.

Стабилизатор постоянного тока содержит первый выпрямитель 1 и первый фильтр 2, положительный выход которо„„SU„„1557551 (;1) С 05 Г 1/56, 11 02 И 3/335 при изменении входного напряжения достигается тем, что в стабилизатор дополнительно введены второй последовательный резонансный T С-контур, четвертый выпрямитель, второй г>>кчьтр и управляемый ключ. Первый и второй входы второго последовательного резонансного LC-контура ссединены с первым и, вторым входами первого последовательного резонансного контура. Выход второго резонансного LC-контура через четвертый выпрямитель с ««ильтро» и управляемый ключ соединен с тре-.ьим входом сумматора. Такое построение схемы позволяет из последовательности.прямоугольных импульсов «ыделить сигнал, пропорциональный нервой гармонике входного сигнала более точно, чем с помощью трехступенчатой аппроксимации, а также более точно отработать изменение этого сигнапа.

2 ил, 1 го соединен с коллектором первого транзистора 3, а отрицательный — с ф эмиттером второго транзистора 4 усилитепя моц|ности, управляюшие ьходы KQYQ рых соединены с выходами первого 5 и второг0 6 логических элс»ентoB И со ответственно, нри это» первые входы последних подключены к параАазным выходам счетного триггера 7, счетным а входом подключенного к генератору 8 и тактовых импульсов, вторые входы первого 5 и второго 6 логических элементов И об«ьединены и подключены к выходу узла 9 зациты, а третьи входы первого 5 и второго 6 логических эле1 55755 ) ментов И объединены и подключены к выходу RS-триггера 10, S-вход которого подключен к выходу генератора 8 тактовых импульсов, а Г-вход соединеН с выходом компаратора 11, неинвертирующий вход которого соединен с выхо" дом интегратора 12, вход которого соединен с выходом сумматора 13 при эroM эмиттер первого 3 и коллектор второго 4 транзисторов усилителя мощности соединены с первыми входами первого 14 и второго 15 последовательных резонансных LC-контуров, вто" рые входы которых соединены со средней точкой первого фильтра 2, а выход первого последовательного резонансного LC-контура 14 соединен с входом трансформатора 16, выход которого через второй выпрямитель 17 и второй фильтр 13 соединен с выходным выводами, при этом эмиттер первого 3 и коллектор второго 4 транзисторов усилителя мощности соединены с входом третьего выпрямителя 19, а вход чет- 21 вертого выпрямителя 20 соединен с выходом второго последовательного резонансного LC-контура 15, причем выход третьего выпрямителя 19 соединен с первым входом сумматора 13, а выход 30 четвертого выпрямителя 20 соединен с третьим фильтром 21, выход которого соединен с входом управляемого ключа

22, выход которого соединен с вторым входом сумматора 13, управляющий вход управляемого ключа 22 соединен с вы35 ходом RS-триггера 10, а третий вход сумматора 13 соединен с источником 23 опорного напряжения, Устройство работает следующим образом.

Для формирования стабильного тока в нагрузке используется последовательный резонансный LC-контур. При измененни сопротивления нагрузки изменяет-15 ся добротность LC-контура и, соответственно, напряжение на его выходе, при этом отношение U8,x /R Ir = T „остается постоянным. Это условие справедливо в том случае, если напряжение

ne p I3 o H г Bp Mo HH IGI U 8 х н а вход е Ilo cJI epo в ат ельно го резонансного LC-контур а будет постоянным. Чем стабильнее амплитуда первой гармоники входного сигнала, теМ выше точность стабилизации выходного тока в нагрузке. Дпя этого

55 в устройство введен дополнительный резонансный LC-контур 15, добротность которого составляет несколько сотен е иниц, Этот контур выделяет первую гармонику из последовательности прямоугольных импульсов, поступающих с выхода усилителя мощности на его вход. При этом форма сигнала первой гармоники будет намного точнее, чем форма, полученная с помощью приближения (как у прототипа, с помощью трехступенча гой аппроксимации), Всякая аппроксимация заведомо вносит определенный процент искажения, что всегда хуже реального сигнала. Выделенная таким образом первая гармоника последовательности прямоугольных импульсов с выхода последовательного резонансного 1.С-контура 15 поступает на первый вход сумматора 13 через последовательно соединенные выпрямитель 20, фильтр 21 и управляемый ключ 22 ° Изменение амплитуды первой гармоники приводит к изменению напряжения на выходе фильтра 21, что ведет к изменению ширины импульсов на выходе усилителя моцности таким образом, чтобы уменьшить изменение амплитуды первой гармоники и возвратить ее в исходное состояние.

Основная обратная связь осуществляется с выхода транзисторного усилителя мощности через выпрямитель 19 на второй вход сумматора 13. Поступая на третий вход сумматора 13, постоянное отрицательное напряжение (фиг.2,а) с выхода источника 23 опорного напря" жения заряжает конденсатор интегратора 12 по пилообразному закону.(фиг..2,б), Скорость заряда конденсатора, а следовательно, и ширина выходных импульсов зависит от величины напряжения опорного. источника 23. С приходом тактового импульса с выхода генератора 8 тактовых импульсов íà S-вход

RS-триггера 10 его выход устанавливается в состояние логической единицы, при этом на выходе элемента И 5 появ-. ляется напряжение, открывающее транзистор 3 усилителя мощности. При этом на выходе усилителя моцности появляется импульс положительной полярности (фиг, 2,и), который через выпрямитель

19 поступает на первый резистор сумматора 13 и заставляет конденсатор интегратора 12 разряжаться (фиг.2,б).

При достижении напряжением на конденсаторе интегратора нулевого значения срабатывает компаратор li (фиг. 2,е) и переводит RS-триггер 10 в нулевое состояние. Импульс на выходе элемента

755 1

5 155

И 5 прекращается, и транзистор 3 усилит еля мощности закрывает ся (фиг. 2, и)

В следующем такте счетный триггер

7 разрешает прохождение импульса че" рез элемент ИС, который открываеттранзистор ч усилителя мощности, Импульс с выхода усилителя мощности через выпрямитель 19 поступает на вход сумматора 13 и заставляет конденсатор интегратора разряжаться (фиг. 2,б).

При изменении напряжения питания на выходе фильтра 2 изменяется амплитуда импульсов обратной связи на выходе усилителя мощности и,, соответственно, на выходе выпрямителя 19. Это приводит к изменению времени разряда конденсатора интегратора. Пусть, например, напряжение на выходе фильтра 2 увеличилось (фиг.2,в, момент t)) HG величину ДЕ. При этом ток разряда конденсатора увеличивается, а время разряда уменьшается, следовательно, длительность импульса уменьшается.

При этом площадь импульса остается неизменной. Таким образом происходит подавление пульсаций напряжения питания усилителя мощности. При этом K будет более 10000.

Таким образом, пульсации сети на выходе усилителя мощности устраняются.

Причем это происходит в том же такте, и ошибка не переносится в следующий такт. Однако стабилизация площади выходных импульсов не обеспечивает стабилизации первой гармоники выходного сигнала. Для стабилизации первой гармоники с высокой степенью точности в устройство введены последовательный резонансный LC-контур 15, который имеет высокую добротность (несколько сотен единиц), выпрямитель, фильтр и управляемьш ключ. На выходе LC-контура 15 выделенное напряжение первой гармоники имеет минимальное искажение, составляюцее не более нескольких десятых или сотых процента. Эта величина зависит от добротности контура и его элементов. Напряжение первой гармоники с выхода последовательного резонансного LC-контура 15 (фиг.2,ж) поступает на выпрямитепь 20, а с него на фильтр 21. Напряжение с выход . фильтра 21 (фиг,2,з) поступает на вход управляемого ключа 22. В момент прихода положительного импульса с выхода RS-триггера 10 на вход ключа 22 он открывается и положительное напряжение, равное амплитуде первой гарионики, поступает на второй вход сумма" тора 13. Ток, протекающий через второй резистор сумматора !3, суммирустся с током, протекающим ерез первый резистор сумматора 13, и суммарный ток разряжает конденсатор интегратора

12 до нуля. При увеличении или уменьшении амплитуды первой гармоники на выходе последовательного резонансного

ЬС"контура 15 увеличивается или уменьшается напряжение на выходе фильтра

21 и увеличивается или уменьшается время разряда конденсатора интегратора 12, Таким образом обеспечивается стабилизация первой гармоники на выходе усилителя мощности. Величина нестабильности напряжения первой гармоники не превышает величины нелинейных искажений, возникаюцих в последовательном резонансном ЬС-контуре 15.

Эти искажения могут быть исчезающе малыми, меньше 0,01-0,053 (в устройстве-прототипе невозможно достичь нестабильности выше 13).

Формулаизобретения

Стабилизатор постоянного тока, содержащий первый выпрямитель и первый фильтр, положительный выход которого соединен с коллектором первого транзистора усилителя моцности, а отрицательный — с эмиттером второго транзистора усилителя мощности, управляющие входы которых соединены с выходами первого и второго логических элементов И соответственно, при этом первые входы последних подключены к парафазным выходам счетного триггера, счетным входом подключенного к генератору -актовых импульсов, вторые входы первого и второго логических элементов И обьецинены и подключены к выходу узла защиты, а третьи объединены и подключены к выходу 1 S-триггера, S-вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, a R-вход соединен с выходом компаратора, неинвертируюций вход которого соединен с выходом интегратора, вход которого. соединен с выходом сумматора, при этом первый вход первого последовательного резонансного ЬС-контура соединен с эмиттером первого и коллектором второго транзисторов усилителя мощности, а второй вход первого последовательного резонансного LCконтура соединен со средней точкой

1557551. первого фильтра, вход которого соединен с выходом первого выпрямителя, а выход упомянутого контура соединен с входом трансформатора, выход. которого через второй выпрямитель и второй фильтр соединен с выходными выводами, при этом змиттер первого и коллектор второго транзистора усилителя мощности соединены с входом третьего выпря- О мителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повьпления стабильности выходного тока при изменении входного напряжения, введены дополнительно второй последовательный резонансный ЬС-контур, четвертый выпрямитель, второй фильтр и управляемый ключ причем первый и второй входы второго последовательного резонансного LC-контура соединены с первым и вторым входами первого последовательного резонансного LC-контура, а выход второго последовательного резонансного LC-контура соединен с входом четвертого выпрямителя, выход которого соединен с входом второго фильтра, выход которого соединен с входом управляемого ключа, выход которого соединен с третьим входом сумматора, а управляющий вход с выходом

RS-триггера.

1557551

РЮШ г

Составитель С. Черньппева

Редактор Л. Веселовская Техред М.Дидик Корректор С. Черни

Заказ 717

Тираж б53

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101