Стабилизированный источник постоянного напряжения
»
1
Г,, 1 б б иотgrc У (!((675411
У3 Йл
Союз Советских
Социалистических
Республик
И ) g t g i » 1 г» ;-1 1,) Я
y, p gypqgy y СВЦДБтЛ,пЬСЯУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5l) М. Кл (22) Заявлено 06.12.76 (21) 2427137 24-07
G 05 F 1/56 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Гасударетеаяны1(хсмятет
СССР м девая хааа)(атавхй
N (rTxpr(ITrr 4
Опубликовано 25Ë7.79. Бюллетень № 27 (5 ) УЛК 621.З16..7 2.1(088.8) Дата опубликования описания 29.07.79 (72) Автор изобретения
В. В. 3,олгих (71) Заявитель (54) СТЛБИ.()ИЗИРОВАННЫЙ 11СТО(111ИК
Постоянного НАПРЯЖЕ11ИЯ
Изобрет ение относится к электротехнике и мо. AccT быть использовано в качестве вторичного источника электропиэання различных электро- н радиоустройств.
Известен стабилизированный источник постоянного напряжения, выполненный по схеме управляемого выпрямителя (1).
Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор, по меньшей мере одна первичная обмотка коэоро(о через бесконтактный ключ переменного тока, выполненный на базе, rro меньшей мере, одного тнристора, соединена с выводамн для подключения к питаннпей сети, а по меньггпу(. A мере одна вторичная Обмотка соединена через выпрямитель с емкостным с лаживаюшнм фильтром, с выводами эля подкл;очения нагрузки, и блок для управления тпристором бесконтактного клича, входом соединенный - цепью обратной связи (2).
11едостатком известных с(абилизнрованных источников постоятптого напряжения являются большая величина амплитуды импульсов потребпяемого тока н высокочастотных наводок на пнтающ ю сеть, а также индуктивный характер потребляемого тока, что ухулщает коэффициент мощности.
Цель изобретения — уменьшение амплитуды импульсов потребляемого тока н высокочастотHb1x наводок на пнтаюш>ю сеть, а также получение емкостного характера потребляемого тока.
Это достигается тем, что в стабилизированном источнике постоянного напряжения, содержащем аповой трансформатор, по меньшей мере одна первичная обмотка которого через бесконтактный ключ переменного тока, выполненный на базе, по меньшей мере, одного тирнстора, соединена с Выводами для поцключения к пнтаюшей сети, а по меньшей мере одна Вторичная обмотка соединена через выпрямитель с емкостным сгла ЖВЭЮШНЛ(фиЛЬТР(ЭМ> С ВЫВОЛЗМН ДЛЯ ПОДКЛЮ чення нагрузки, н.блок для управления тирнсторсм бесконтактного ключа, входом соед шениый с цепью Обратной связи, переход анод — управляю;д(й электрод тнрнстора бесконтактного ключа переменного тока шунтнрован дополнительно введенным резистором, выходнои каскад указан6754 ного бблг)ка !.Iff pl»To(I;Ie((öff 1)ы!го!гf!Iеeи в виде ключа, когорьш !cpa I доцошги(ельцо Ввелсииый конде!Icaaор подключен к аноду, а ° срез доиолНитЕЛЫН) Н!ЗС "(CII(l(«(Zi дИОГ(К VffpaВЛЛI(Г(!ЕЕМУ электроду тиристлра, причем анод указанного Я10Да СОСД(Ц!Ся С 2 П()аВЕ(Я!О!Е(И!г! ЭЛСКт!)О ЕОМ TZI ристора бесконтактно!о ключа переменного тока.
На (риг. !la!la CTpyKTyp(faf! схема стабилизированного источника постоянного напря>кения; на фнг. 2 — 4 — rip(I."ципиаз(ы(ые электрические о схемы источника, варианты исполнения.
Стабилизированный источник посто(киного напряжеешя содержит (см. фиг. 1) трансформаrop 1, последэвательио с пе. яичной Обмоткой 2 которого !If 4. Управление ключом 3 осуществляется блоком 5 дпя чправлсе!ия, выходным элементом которо ГО яВЛяЕтея КЛ(ОЧ г«. В КаЧЕСтВЕ ЦЕПИ ОбратНОй связи может быль использована дополнительная Обмотка 7 трзнсфо,):,(атора 1 или какая-либо из 20 вторичных обмоток Ä KoTop(:Ie»epea выпрямители 9 подкл!Очсцы к конденсаторам 10 сг«!аже(вающих фильтров и нагрузкам 11. Выход блока 5 для управления соедияен с анодом п(ристора 4 через конденсатор 1. и с управляющим элект- 25 родом — «e",сз я(од 13. Переход анод — управлявший электрод тир»стора 4 шуятирован резистоОом 14. В зависимости от.системы построения ключей 3Q переменного тока существу(от различные варианты выполнения Охи. стабилизированных источшеков постоянного напряжен:!я. Тиристорный ключ 3 может быть выполнен в виде двух тиристоров 4, соединенных встречно-параллельно (см, фиг, 2), встречно-последовательно и щуцтироваги ых обратно включенными диодами 15 (см. фиг. 3), ле(бо оде(ого, включешгого на выходе выпрямцтельного моста, ко- (о торьш образован диодами 16 (см. фиг. 4). Переход анод — управляющш! электрод каждого тиристора 4 шуятирован резистором 14, включенным последовательно с диодом 17 (C f. фиг. 2), либо одним резистором 14 (см. фиг. 3, 4). Блок 5 для у(!равления в самом простом варна!(те выполнен в виде Tffp»CTopa 6, переход анод — управляя)щий электрод которого шунтирован стабилитроном 18 (см. фиг. 2). В друтом варианте управление тирцстором 6 осуществляется пороговым злгементом на двубаэовом диоде 19 (см. фиг. 3). Блок 5 для управления может ешеть транзистор 6 (см. фиг. 4), работающий в ключевом режиме. Включение транзистора.б Е! этом случае осуществляется динистором 20. 11апряжение« Обратной связи, по которому осуществляется контроль выхо.ц(ого напряжения, может сниматься не только:с одной из обмоток! 4 тра(ICij)OpM(f1opa (СМ. фи! . " И 3 г FI() И С НЫхО) Ia с) а 6 ил иэи рО вaFIHo (О fic! О чlц! к а, наl(()и!с1ер с PeIyS!ZfPyfI)f!le()1 Tl>afIaffCn)Pa 21 ЕIО!(ОЕIЦИЕС!!(г(IOI () стабилизатора .". Если напряжение Об()а)(!г)!1 связи перемен((Ос. 1о Опо выпрячляс!ся вьшрямителем 23 (см. фиг.- и 31. Д;(я огра )ока в цели обрмио(1 связи может быть нкл(очсн ре1зистор 24 (см. фиг. 3). Если тиристорный ключ 3 выполнен в виде д)ух встречно-последовательно включенных тиристоров 4, шу!пирова(шых обратно включенными дио!гамп l5, то лля огра!(ичешгя тока разряда конденсаторов 12 включается активное илц комплскснос сопрогп1влеш(е 25 (см. фиг. 3). Стабилизированный источ(щк постоянного напряжения работает следуницим Образом. В начале полупериода к одному из тирищоров 4 прикладывается прямое аподяое напряжение. foK вклн)чает тиристор 4, протекал через резисэор 14..в управляющий электрод тиристора 4, При этом первичная Обмотка 2 трансформатора 1 оказывается подключенной к сетевому яапряжсшпо, которое трансформируется в обмотки 7 и 8. С обмо.(ки 8 через выпрямитель 9 это напряжение поцзаряжает сглаживающий конденсатор I0, а с обмотки 7 — через выпряьпчтель 23 поступает на вход блока 5 для управления, одновременно заряжая соответствующие конденсаторы 12. Диоды 13 при этом запираются. При достижении напряжением обратной связи ЗадаяНОй ВЕЛИги(НЫ ОЛОК 5 дпя y!Tpafff!eFIZIII СрабаЕываст, закорачивая свои выходные зажимы ключом 6. КО!щенсатор 12 передает импульс на анод соответствующего тиристора 4 и включает его. Ток резистора 14 теперь течет через ключ 6 блока 5 для управления, и тиристор 4 ост(!ется выключенным. С этого моме(па времени и до окончания полупсриода первичная обмотка 2 трансформатора подключена к сетевому напряжени(0 через один иэ резисторов 14, и яапря>кение на этой обмотке значительно уменьшается. Если напряжение обратной связи снимаетсл с дополнительной обмотки 7, а сопротивлсцц ог. раничительного резистора 24 мало, или он отсутствует совсем, то прц объединении входных и выходных выводов блок 5 для управления (см. фиг. 2 и 3) обмотка 7 после срабать!Вания устройства управления 5 закорачцвается цоследЕц(м. Из-эа этого напряжеш(я на обмотках трансформатора 1 после срабатывания блока для управления становятся очень малыми независимо От сопротивления резисторов 14. По окончашш полупериода протекание тока через резистор 14, а соответственно и через блок 5 для управления, прекращается, и он выключается. В следующие полупериоды цикл работы устройства повторяется. Таким образом на выходной обмотке 8 (а их может быть несколько) напряжение имеет 6754 1 1 5 форму двухиалярных импульсов, близких по форме к чре)чольи?ам, с амплитудой, прзкчически не эзвисяи?ей o:i питак1игего сечевого напряжения. После выпрямления эчи импульсы заряжают сглаживаюишй коидеHcBT0p !О до неизменного напряжения. Тиристорный ключ 3 можеч быль выполнен в нескольких варизнчах: в виде двуx встречнопараллельно включенных тирисчоров 4 (см. iC фиг. 2); в виде встречно-последовательно включенных тирисчоров 4, шунчированных обратно включенными диодами 15 (см. фиг. 3); в виде одного тиристора 4, включенного из выходе,выпрямительного моста, ооразованного диодами 16 (см. фиг. 4). В эависимосчи от этого могут быть различные варианты построения схемы устройства. В первом случае (см. фиг. 2) из-за того, что катоды тиристоров 4 находятся под разными потенциалами, необходимо иметь два блока 5 дпя управления, а резисторы 14 должны быть включены последовательно с диодами 17, которые не пропускзют на управляющий переход тиристора 4 Отриизтельное напряжение. 25 Во втором случае (см. фиг. 31 качоды тиристоров 4 объединены. Поэтому управление ими осуществляется от одного блока 5 для управления, оба конпенсатора 10 и оба диода 16 под-. ключены к одному выходному зажиму блока 5 50 дпя управления. В этой схеме Обрачное запираю- :цее напряжение ограничивается диодзьти 15, поэтому для ограничения ?окз разряда конденсаторов 12 может быть включена активное или реактивное (дроссель) сопротивление 25. 35 В третьем случае (см. фиг 4) ключ 3 содержич всего Один тирисгор 4 и необходим только один блок 5 для управления. В схемах, приведенных нз фиг. 3 и 4, к тиристорам 4 не прикладывается обрзтного анод- 40 ного напряжения, поэтому необходимость в диодах 17 очпадзет, Блок 5 для управления также может быть выполнен в различных вариантах. Наиболее простым являечся выполнение его в виде тнристора 45 6, переход анод — управляюишй элекчрод которого шуитировзн стабиличроном 18 (см. фиг. 2). Тиристор 6 может включаться и другими элеменгзмее, например дв) базовым диодом 1О (см. фиг. 3). В качестве выходного элемента блока 50 для управления могуч быль использованы и другие элементы, например транзисторы (транзистор 6 на фиг. 4). Управление выхо?щым элементом осушесчвляется пороговым элементом, выполненным из нескольких элемсичов (см. 55 фиг. 3 и 4) шги o!vroio элсмеича (см. фиг. 2), например счабилитроиа 18. С одинаковым успехом могуч быль использованы динисчоры (см. 6 линис ор 2?! нз фиг. 41, чуннельиые диоды, григгеры !!!миччз и пр. Нзпряжеиис обра ной связи чакже может быль взячо с любого ч1?зечка усчрвйства: с дополничельной обмочки 7, с основной обмотки 8, после выпрямителя 9, с регулирующего элемента 2! дополничельного счабилиэачора 2 (см. фиг. 4). Во всех случаях устройство работает следующим образом. Первичная обмотка 2 трансформатора 1 подключается к сети на часть первой половины полупериода питающего напряжения, а затем после достижения мгновенным значением эчого напряжения заданного уровня отключается. Импульсы напряжения, заряжающего соответствующий сглаживающий конденсатор 1О, имеют пологий передний фронт. Благодаря эчому ток заряда сглаживающего конденсатора 10, а следовательно, и потребляемый от сети ток, будут иметь меньшую амплитуду, чем прн крутом переднем фронте вьшрямляемого напряжения, что наблюдается в известных устройствах, содержащих ключи, включаемые в необходимый момент времени. Короткий задний фронт напряжения приводит к резкому прекращению тока. Но последнее "затягивается гасящим конденсатором 12.. Уменьшение змплитуды потребляемого тока и "затягивание" его фронтов уменьшает доню высокочастотных составляющих в токе и снижает BbicoKo÷àñToTHûå наводки на питающую сеть. 8 известных устройствах импульсы потребляемого тока протекают во время второй половины каждого полупериода, что создает индуктивную составляющую тока. В предложенном устройстве импульсы тока протекают во время первой полоьины каждого полупериодз. В результате ток содержит емкостную составчяюшую, позволяющую компенсировать индуктивную составляющую тока других потребителей, работающих в этой же энергосистеме. Причем с увеличением напряжения сети ел?косчч?зя составляющая тока увели ?ивзется (аналогично индуктивной составляющей тока потребителей с ферромагнитным сердечником), что позволяет осуществлять более полную компенсашпо реактивного тока других потребителей. По приведенным однофазным схемам могут быть изго?о глеиы и тре; флзиыс стабилизированные истОчники постоянного нзп1чяжения. Для этого используется трехфазный трансформатор, первичные обмочки которого подключаются к сети чеэез чирисчорные ключи переменного тока, i а управление ключами осуществляется от нззвзш1ых схем. Нагрузка подключается через трехфазный вьп?рчм |тель. Рабогает устройсчво в таКоМ исполнении знало?ч чно п1ъчвсдсш?ому и достигается Такой же положигсльиый эффект. 6754II Форл> ула из(эб1 еэ ели Я Фиг! Стаб>илиэнрлва>ц>ь>й исэочник пост(>яии(но юпряжен»я, содержаший силовой трап(форл1а1ор, п(> меньц>ей мере одна первичная обм(гака км>рого через бесконтактный ключ переменного така., выполненный на базе, по меиыпсй мере,одиоIU тиристора, соединена с выводами для подключения к питающей сети, а по мсныией мере одна втори гиая обмотка соединена >срез выпрями- Io тель с емкостным сглаживан»цим фильтром, с выводами для подклч>чения нагрузки, и блок дпя управления тиристором бесконтактиого клюа>, входом соединенный с цепью обрагной связи, отли >ающийся тем, что, с целью уменьшения :5 амплитуды импульсов потребляемого тока и вь . сокочастотнь>х паводок иа питаю>цую сеть, а так".(с получения емкостного характера потребляемото тока, переход анод — уг(равляюший элек.грод тиристора бесконтактного ключа переменного тое ка шу>(тирован дополнительно введе»ным резистором, выхо„ц>ой каскад указанного блока для управления выполнен в вице клн>ча, который чер з дополни>сльно введенный конленсагор подклю>еи к аноду, а через дополнительно введенный диод — к уяравляюп>ему электролу тиристора, причем анод укаэанного диода соединен с упрааляюпгим электродом тиристора бесконтактного ключа переменного тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Лекоргийс К, Управляемые электрические ве>пили и их применение. М., Энерго, 1971, с. 236. 2. Макаров В. Л. и др. Ггабилизированэгые выпрямители с емкостным фильгром. J1., Знергия", 1975, с. 13. 6754il„ Фиг 4 Тираж l0l5 Подписное HllHHltH Государствен»ого к!)мичста О. СР по !с)!ам н.)00 )с !сниЙ и открыл HH l l3035, М!)сква, Ж-35, Рау!пская наб., д. 4/S Заказ 4567/40 Фили!<)! ПНИ "Иа!снт". r. Ужгород, ул. Проект»а!!, 4 Соста ви) ель Л. Морцв!!нкина Редактор H. Разумова Техред Э.Чужик Коррек!ор О. Ьи)!ак
