Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение
Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для преобразования переменного напряжения в постоянное, и может быть использовано в электрической и радиотехнической аппаратуре различного назначения. Технический результат заключается в повышении стабилизации выходного напряжения в широком диапазоне. Устройство содержит инвертор с блоком управления, дополнительный преобразователь с блоком управления, выпрямитель с фильтром, блок обработки сигналов и измеритель сетевого напряжения с гальванической развязкой. Измеритель содержит генератор и последовательно соединенные компаратор, блок гальванической развязки и фильтр, выход которого соединен с блоком обработки сигналов, выходы которого соединены с блоками управления инвертора и блоком управления дополнительного преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для преобразования переменного напряжения в постоянное, и может быть использовано в электронной и радиотехнической аппаратуре различного назначения.
Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное, состоящий из входного выпрямителя, инверторов повышенной частоты, силового трансформатора, выходного выпрямителя и фильтра (авт.свид. СССР № 1182612, кл. Н 02 М 7/06 от 1985 г.).
Недостатком данного преобразователя является то, что он не позволяет осуществить преобразование входного напряжения, изменяющееся в широком диапазоне (от 85 до 275 В) в постоянное напряжение требуемой стабильности.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение, описанный в патенте РФ № 2006161, кл. Н 02 М 7/04 от 15.01.94 г.
Данный преобразователь содержит инвертор с блоком управления, дополнительный преобразователь с блоком управления и выпрямитель с фильтром.
Преобразователь, описанный в данном патенте, позволяет улучшить динамические характеристики его за счет снижения значения реактивностей сглаживающего фильтра и уменьшения амплитуды низкочастотных гармонических составляющих спектра выпрямленного напряжения.
Недостатком данного преобразователя является то, что он не позволяет осуществить преобразование входного напряжения с большим разбросом по величине (от 85 до 275 В) в постоянное стабилизированное напряжение. Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении стабилизации выходного напряжения при наличии меняющегося входного напряжения в широком диапазоне.
Поставленная задача решается за счет того, что стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий инвертор с блоком управления, дополнительный преобразователь с фильтром снабжен блоком обработки сигналов и измерителем сетевого напряжения с гальванической развязкой, содержит генератор, компаратор, блок гальванической развязки и фильтр, при этот один вход компаратора соединен с фильтром выпрямителя, а другой с генератором, выход компаратора соединен с входом блока гальванической развязки, выход которого соединен с фильтром, выход которого соединен с одним из входов блока обработки сигналов, при этом один выход блока обработки сигналов соединен с входом блока управления дополнительного преобразователя, другие два выхода блока обработки сигналов соединены с входами блока управления инвертора, выход инвертора соединен с другим входом блока обработки сигналов и с одним из входов блока управления инвертором, а выход дополнительного преобразователя соединен с входом инвертора, причем блок обработки сигналов может быть выполнен в виде процессора.
На фиг.1 представлена блок-схема стабилизированного преобразователя переменного напряжения в постоянное. На фиг.2 представлена выходная характеристика с плавным изменением участков стабильного выходного тока в зависимости от величины сетевого напряжения.
Преобразователь содержит инвертор 1 с блоком управления 2, дополнительный преобразователь 3 с блоком управления 4, выпрямитель 5 с фильтром 6, блок обработки сигналов 7+ в виде процессора с двумя входами и тремя выходами. Преобразователь содержит измеритель сетевого напряжения 8, который состоит из генератора 9 и последовательно соединенных между собой компаратора 10, блока гальванической развязки 11 и фильтра 12. Выход фильтра 12 соединен с одним из входов блока обработки сигналов, один выход которого соединен с входом блока управления дополнительного преобразователя 3, два других выхода блока 7 соединены с входами блока управления инвертора 1, выход которого соединен с третьим входом блока 2. Выход дополнительного преобразователя 3 соединен с входом инвертора 1.
Устройство работает следующим образом.
При подаче на вход переменного напряжения, значение которого может меняться в широком диапазоне (от 85 до 275 В), запускается дополнительный преобразователь 3 и на его выходе формируется постоянное напряжение, которое затем поступает на вход инвертора 1. С выхода инвертора снимается выходное стабильное постоянное напряжение требуемой величины Uвых. Одновременно напряжение сети выпрямляется выпрямителем 5, фильтруется фильтром 6 и поступает на вход компаратора 10, входящего в состав измерителя сетевого напряжения 8. На другой вход компаратора поступает напряжение треугольной формы от генератора 9 постоянной частоты, которая в 10-20 раз выше частоты напряжения сети. На выходе компаратора 10 формируются прямоугольные импульсы, длительность которых пропорциональна величине сетевого напряжения.
Сформированные прямоугольные импульсы, проходя через блок гальванической развязки 11 и фильтра 12, преобразуются в аналоговый сигнал определенной величины, который пропорционален напряжению сети и поступает на вход блока обработки сигналов 7, который в свою очередь через блоки управления 2 и 4 осуществляет стабилизацию выходного напряжения преобразователя.
На фиг.2 приведена выходная характеристика преобразователя с горизонтальной составляющей стабилизации выходного напряжения Uвых и вертикальной составляющей стабилизации выходного тока ограничения Iогр. При изменении напряжения сети в диапазоне 175-275 В выходная характеристика преобразователя неизменна, а в диапазоне 85-175 В благодаря рассмотренному выше управлению преобразователя участок выходного тока ограничения Iогр изменяется пропорционально величине сетевого напряжения.
Таким образом, данный преобразователь позволяет решить задачу получения стабилизированного постоянного напряжения на выходе при больших изменениях входного переменного напряжения.
1. Стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение, содержащий инвертор с блоком управления, с выхода которого снимается выходное стабилизированное постоянное напряжение требуемой величины, дополнительный преобразователь с блоком управления, на выходе которого формируется постоянное напряжение, которое поступает на вход инвертора и выпрямитель с фильтром, при этом напряжение сети выпрямляется выпрямителем и фильтруется фильтром выпрямителя, отличающийся тем, что введены блок обработки сигналов и измеритель сетевого напряжения с гальванической развязкой, содержащий генератор, компаратор, блок гальванической развязки и фильтр, при этом один вход компаратора соединен с фильтром выпрямителя, а другой с генератором, выход компаратора соединен со входом блока гальванической развязки, выход которого соединен с фильтром, выход которого соединен с одним из входов блока обработки сигналов, при этом один выход блока обработки сигналов соединен со входом блока управления дополнительного преобразователя, другой выход блока обработки сигналов соединен со входом блока управления инвертора, выход инвертора соединен с другим входом блока обработки сигналов и с одним из выходов блока управления инвертора, а выход дополнительного преобразователя соединен со входом инвертора.
2. Стабилизированный преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок обработки сигналов выполнен в виде процессора.
