Устройство для сглаживания пульсаций напряжения

 

О Л И С А Н И Е- -(,,) +4T940

ИЗОЬРЕтИНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.07.75 (21) 2154975/07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.02.77. Бюллетень № 7 (45) Дата опубликования описания24.05.77

{51) М. Кл.о Н 02 М 1/14

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изаоретений и открытий (53) УДК 621.316.761.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. С. Букреев и Ю. Н. Шуваев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СГЛАЖИВАНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ НАПРЯЖЕНИЯ

Предлагаемое устройство для сглаживания пульсаций напряжения на нагрузке может быть использовано в источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, а также в силовой электроэнергетике и преобразовательной технике.

Для сглаживания пульсаций напряжения регулируемых и нерегулируемых выпрямителей, импульсных стабилизаторов, электромашинных генераторов и других источников постоянного тока кроме широко известных реактивных и транзисторных фильтров применяются сглаживающие устройства с компенсирующим трансформатором, вторичная обмотка которого включается последовательно с нагрузкой (1).

Вторичная обмотка компенсирующего трансформатора через конденсатор может быть включена также параллельно нагрузке (2J

Недостатками известных устройств являются их сложность, трудность обеспечить устойчивость автоматического регулирования вследствие ее высокого порядка из — за наличия большого количества реактивных элементов, например датчика пульсаций, емкостей, шунтирующих эмиттерные сопротивления, разделительных межкаскадных емкостей, и большие объем и масса конденсаторов и других элементов усилителя.

Цель изобретения — упрощение устройства для сглаживания пульсаций, повышение устойчивости, а также уменьшение его объема и массы.

Это достигается непосредственным соединением входа оконечного каскада с выходом операционного усилителя, вход которого подключен к средней точке резисторного делителя напряжения, соединен1р ного последовательно со стабилитроном и подсоединенного к выходным зажимам, а его другой вход соединен с указанным стабилитроном через вспомогательный резистор с одним выводом резистора обратной связи, другой вывод которого

1а подключен к упомянутому эмиттерному резистору оконечного каскада. Исключение разделительных и эмиттерных емкостей позволило упростить устройство, понизить порядок системы автоматического регулирования и тем самым обеспечить ее устой20 чивую работу, а также снизить объем и массу устройства, что позволит добиться его микроминиатюризации.

Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.

25 Напряжение постоянного тока с выхода источ547940 ника 1 постоя шого тока — регулируемого или нерегулируемого выпрямителя, импульсного стабилизатора, электромашинного генератора или другого источника постоянного тока через вторичную обмотку 2 компенсирующего трансформатора поступает на нагрузку 3. Первичная обмотка 4 компенсирующего трансформатора включена на вьгход оконечного каскада на транзисторе 5, база которого соединена непосредственно с выходом операционного усилителя 6 с дифференциальным входным каскадом. Для уменьшения объема и массы устройства операционный усилитель целесообразно использовать в интегральном исполнении в виде микросхемы, Один из входов операционного усилителя 6 подключен к средней точке резисторного делителя 7 напряжения, который соединен последовательно со стабилитроном 8 и подключен к зажимам йагрузки 3, а другой вход операционного усилителя 6 — к стабилитрону 8 через сопротивление 9.

Кроме того, этот вход операционного усилителя 6 соединен с одним иэ выводов сопротивления 10 обратной связи, другой вывод которого подключен к эмиттерному сопротивлению 11 оконечного каскада, Параллельно нагрузке 3 целесообразно включить конденсатор 12.

Ю

Нагрузк 3 и делитель 7 могут быть также включены непосредственно на зажимы источника 1, При этом вторичная обмотка 2 компенсирующего трансформатора с последовательно соединенным с ней конденсатором 12 должна быть подключена параллельно нагрузке 3, В последовательной цепи источника 1 предполагается наличие дросселя фильтра.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Пульсируг шее напряжение с нагрузки 3 постулает на цепочку, образованную последовательно соединенными делителем 7 напряжения и стабилитроном 8. При этом часть постоянного напряжения отсекается стабвлитроноч, а оставшееся пульсирующее напряжение через делитель 7 подается на один из входов операционного усилителя 6. На другой вход операционного усилителя 6 поступает напряжение через сопротивление 10 обратной связи, снимаемое с эмиттерного сопротивления 11 оконечного каскада. Это напряжение, определяемое величиной сопротивлений 9, 10 и 11 и напряжением стабилизации стабилитрона 8, обеспечивает стабилизацию.режима усилителя по постоянному току. При увеличении тока, протекающего через транзистор 5, повышается напряжение на эмитгерном сопротивлении 11 и запирающее напряжение, подаваемое на вход операционного усилителя 6, его входное напряжение уменьшается и ток транзистора 5 возвращается к первоначальной величине. При помощи потенциометра (7) проводится 1тодрегупировка напряжения, подаваемого на первый вход, и обеспечивается равенство напряжений постоянного тока, попадаемых нг оба входа операционного усилителя 6. Таким образом, контур дополнительной об. щей отрицательной обратной связ обеспечивает стабилизацию режима всего усилителя.

Пульсации напряжения, подаваемые с нагрузки 3 через делитель 7 на вход операционного усилителя 6 и усиленные ими, оконечным каскадом на транзисторе 5 подаются на первичную обмотку 4 компенсирующего трансформатора.

Через вторичную обмотку 2 компенсирующего трансформатора напряжение переменного тока поступает в цепь нагрузки в противофазе с напряжением пульсаций источника l. Величина и форма этого напряжения при помощи замкнутой системы автоматического регулирования по переменному току устанавливается таким образом, чтобы переменная составляющая напряжения на нагрузке (пульсации напряжения) была близка к нулю при любой величине тока нагрузки и любых частотах и величинах переменных составляющих напряжения источника 1.

29

При увеличении по какой — либо причине величины или формы пульсаций напряжения на нагрузке 3 автоматически изменяется форма напряжения на вторичной обмотке 2 компенсирующего трансформатора и возвращается уревень пульсаций на25 пряжения на нагрузке к прежней величине, близкой к нулю. Таким образом напряжение переменного тока трансформатора компенсирует переменные составляющие любой частоты, вырабатываемые источником 1, Фор мула и э обре те ни я

Устройство для сглаживания пульсаций нало,жения, содержащее компенсирующий трансформатор, вторичная обмотка которого связана с цепью нагрузки, а первичная соединена с выходом блока, состоящего из оконечного каскада и операционного усилителя с дифференциальным входным каскадом, в цепь змиттера которого включен резистор и один из входов которого соединен с цепью обратной связи по пульсации выходного напряжения, о тли чающ,ее ся тем, что, с целью упрощения, вход оконечного каскада соединен непосредственно с выходом операционного усилителя, упомянутый вход которого подключен к средней точке ре зисторного делителя напряжения, соединенного

45 последовательно со стабилитроном и подсоединенного к выходным зажимам, а его другой вход соединен с указанным стабилитроном через вспомогательный резистор с одним выводом резистора обратной связи, другой вывод которого подключен к упомянутому эмиттерному резистору оконечного

50 каскада.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Шуваев Ю. Н, Сглаживание пульсаций напряжения при помощи устройства с последовательным компенсирующим трансформатором. Сб. "Электронная техника в автоматике", вып. 2, иэд. "Сою. радио", 197 1.

2. Авторское свидетельство И 411536, кл. Н 02 М 3/02, 1969 (прототип), 547940

Редактор А.Осочников

Заказ 788/108

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная.4

Составитель Б. НиконоРов

Техред 3. Фанта Корректор С. Шекмар

Тирам 902

Подписное

Ц11ИИПИ Государственного комитета Совета Министров ГГГР по делам изобретений и открытий

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