Ключевой регулятор выпрямленного напряжения

 

Использование: регулирование и стабилизация напряжения постоянного тока для питания различных потребителей. Сущность изобретения: регулятор содержит усилитель 7 мощности с задающим генератором на входе, а также транзисторный ключ 8, синхронизированный генератор 14 пилообразного напряжения и компаратор 9. Совокупность указанных элементов и их связей обеспечивает в каждом полупериоде входного напряжения надежную коммутацию регулирующего тиристора 3.1 з.п. ф-лы, Т ил.

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 (si)s G.05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4769990/07 (22) 23.10.89 (46) 30.03.92. Бюл. М 12 (71) Специальное конструкторское бюро

Физико-технического института им.А.Ф. Иоффе (72) В.И.Балалыкин, П.Е.Конченков и

В.Д.Пономаренко (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Руденко И.М. и др, Основы преобразовательной техники, M. Высшая школа, 1974, с.430.

Авторское свидетельство СССР

М 356634, кл; G 05 F 1/56, 1971.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве стабилизатора напряжения (тока): или управляемого регулятора параметров электрической энергии постоянного тока для питания потребителей.

Известны ключевые регуляторы напряжения (тока) с использованием тиристора в качестве регулирующего органа.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является ключевой стабилизатор выпрямленного напряжения, содержащий двуполупериодный выпрямитель, подключенный входом к источнику перемен-. ного тока и выходом к нагрузке через . регулирующий тиристор и DLC-фильтр.

Недостатком известного ключевого стабилизатора выпрямленного напряжения является ограниченный диапазой регу

„,. Ж„„1723565 А1

2 (54) КЛЮЧЕВОЙ РЕГУЛЯТОР ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование:: регулирование и стабилизация напряжения постоянного тока для питания различных потребителей. Сущность изобретения: регулятор содержит усилитель 7 мощности с задающим генератором на входе, а также транзисторный ключ 8, синхронизированный генератор 14 пилообразного напряжения и компаратор 9.

Совокупность указанных элементов и их связей обеспечивает в каждом полупериоде входного напряжения надежную коммутацию регулирующего тиристора 3. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. лирования в области низких уровней выходного напряжения (ограничение определяется напряжением стабилизации стабилитрона) и нарушение режима стабилизации при резкопеременном графике нагрузки, особенно в режимах, близких к (,> холостому ходу, что снижает его эксплуата- у ционную надежность.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности и расширение диапазона регулирования ключевого регулятора выпрямленного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что у ключевого регулятора выпрямленного напряжения, содержащего двухполупериодный выпрямитель, подключенный входом к входным выводам, а выходом через регулирующий тиристор и DLC-фильтр — к выходным выводам, а также блок управления, входом подключенный к выходным выво1723565

35

55 дам, а выходом к управляющему электроду тиристора, и включающий источник образцового напряжения, блок управления выполнен на усилителе мощности с задающим генератором на входе, выходом подключенном к выходу блока управления, транзисторном ключе, двухканальном синхронизированном генераторе пилообразного напряжения и компараторе, причем один входной вывод делителя напряжения соединен со входом блока управления, другой входной вывод подключен к выходу "спадающая пила" двухканального синхронизированного генератора пилообразного напряжения, а выход делителя напряжения соединен с инвертирующим входом компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с выходом источника образцового напряжения, соединенного по схеме суммирования с выходом "растущая пила" двухканального синхронизированного генератора пилообразного напряжения, выход комнаратора подключен к управляющему входу транзисторного ключа, коммутирующего . цепь питания усилителя мощности. Кроме того, ключевой регулятор выпрямленного напряжения дополнительно снабжен источником напряжения смещения, который через разделительный диод подключен к инвертирующему входу компараторна.

На чертеже представлена схема ключевого регулятора выпрямленного напряжения, Ключевой регулятор выпрямленного напряжения содержит двухполупериодный выпрямитель 1, подключенный входом к входным выводам 2, а выходом через регулирующий тиристор 3 и О С-фильтр 4 — к выходным выводам 5, а также блок управления, входом подключенный к выходным выводам 5 и выходом к управляющему электроду тиристора 3, и включающий источник образцового напряжения 13. Блок управления выполнен на усилителе мощности с задающим генератором на входе 7, выходом подключенном к выходу блока управления, транзисторном ключе 8, двухканальном синхронизированном генераторе пилообразного напряжения 14, делителе напряжения 6 и компараторе 9. Один входной вывод делителя напряжения 6 соединен со; другой входной вывод подключен к выходу "спадающая пила" двухканального синхронизированного генератора пилообразного напряжения

14. а выход делителя напряжения 6 соединен с инвертирующим входом компаратора

9, неинвертирующий вход которого соединен с выходом 12 источника образцового напряжения 13. соединенного по схеме суммирования с выходом "растущая пила" двухканального синхронизированного генератора пилообразного напряжения 14, Выход компаратора 9 подключен к управляющему входу транзисторного ключа 8, коммутирующего цепь питания усилителя мощности 7.

Источник напряжения смещения 11 через разделительный диод 10 подключен к инвертирующему входу компаратора 9.

Ключевой регулятор выпрямленного напряжения работает следующим образом.

В установившемся режиме происходит периодическое открытие регулирующего тиристора 3 с удвоенной частотой переменного напряжения питания на входных выводах

2, Для повышения надежности открытия регулирующего тиристора 3 при любом мгновенном значении напряжения полусинусоиды на его управляющие электроды поступает сигнал неизменной амплитуды с выхода усилителя мощности 7, управляемого по цепи питания транзисторным ключом

8. Закрытие регулирующего тиристора осуществляется по способу естественной коммутации, так как двухполупериодный выпрямитель 1 не имеет фильтра с накопителями энергии. На вход транзисторного ключа 8 поступают управляющие импульсы напряжения с выхода компаратора 9, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены соответственно с делителем выходного напряжения 6 и выходом 12 источника образцового напряжения

13, т.е. устройство представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования, содержащую исполнительный орган и схему сравнения регулируемого параметра с образцовой величиной. Для того, чтобы в каждом полупериоде происходило открытие регулирующего тиристора 3 (это улучшает динамические качества ключевого регулятора выпрямленного напряжения и, следовательно, его эксплуатационную надежность), источник образцового напряжения 13 и делитель напряжения 6 включены по схеме суммирования напряжений соответственно с выводами "растущая пила" и

"спадающая пила" двухканального синхронизированного генератора пилообразного напряжения 14. Вследствие этого подаваемые на входы компаратора 9 напряжения будут иметь постоянные и пилообразные составляющие, а так как частота следования пилообразных напряжений синхронизирована с частотой выпрямленного напряжения двухполупериодного выпрямителя 1, то всегда будет обеспечиваться срабатывание компаратора 9 в интервале каждого полупериода выпрямленного напряжения.

Выходные напряжения двухканального

1723565

10

25

40 синхронизированного генератора пилообразного напряжения 14 синхронизированы сигналами в момент. прохождения через нуль выпрямленного напряжения двухполупериодного выпрямителя 1. Наличие на входах компаратора 9 возрастающего опорного напряжения и спадающего напряжения обратной связи однозначно определяет момент включения регулирующего тиристора 3.

Таким образом, с помощью пилообразных напряжений, синхронизированных напряжением двухполупериодного выпрямителя 1, обеспечивается надежное и четкое срабатывание компаратора 9 в каждом полупериоде, что повышает эксплуатационную надежность ключевого регулятора выпрямленного напряжения, Введение в схему ключевого регулятора выпрямленного напряжения источника напряжения смещения 11 позволяет регулировать выходное напряжение практически с нулевого значения и исключить выбросы напряжения на выходе DLC-фильтра 4 s момент включения в сеть ключевого регулятора выпрямленного напряжения, так как на инвертирующем входе компаратора 9 и выходе делителя напряжения 6 будет напряжение, отличное от нуля. При появлении напряжения на выходе DLCфильтра 4 разделительный диод 10 запирается и источник напряжения смещения 11 не будет влиять на режим работы компаратора 9.

Таким образом, введение в схему ключевого регулятора выпрямленного напряжения источника напряжения смещения 11 и разделительного диода 10 обеспечивает расширение диапазона регулирования.

Формула изобретения

1. Ключевой регулятор выпрямленного напряжения, содержащий двухполупериодный выпрямитель, подключенный входом к входным выводам, а выходом через регулирующий тиристор и LCD-фильтр — к выходным выводам, а также блок управления, входом подключенный к потенциальному выходному выводу, а выходом — к управляющему электроду тиристора, и включающий источник образцового напряжения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, блок управления выполнен на усилителе мощности с задающим генератором на входе, транзисторном ключе, двухканальном синхронизированном генераторе пилообразного напряжения, делителе напряжения и компараторе, причем один входной вывод делителя напряжения использован в качестве входа блока управления, другой входной вывод делителя. напряжения подключен к выходу "спадающая пила" двухканального синхронизированного генератора пилообразного напряжения, а выход делителя напряжения соединен с инвертирующим входом компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с выходом источника образцового напряжения, соединенного по схеме суммирования с выходом "растущая пила" двухканального синхронизированного генератора пилообразного напряжения, выход компаратора подключен к управляющему входу транзисторного ключа, силовые выводы которого включены между общей шиной и цепью питания усилителя мощности, выход которого использован в качестве выхода блока управления.

2. Регулятор по п.1, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, блок управления снабжен источником напряжения смещения, который через введенный разделительный диод подключен к инвертирующему входу компаратора.

1723565

Составитель В.Балалыкин

Техред М,Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор И.Сегляник

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1064 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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