Стабилизатор напряжения постоянноготока

 

о п и-гА й-н)и

fbi>794622

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.01.79 (21) 2707036/24-07 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубл>иковано 07.01.81. Бюллетень М 1 (45) Дата опубликования описания 12.О2.81 (51) М.Кл." "6 05 F 1/56

Государственный комитет

:СССР (53) УДК 621.316.722.1 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Н. И. Дуплин, С. И. Орлов и А, К. Тищенко (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области силовой преобразовательной техники, и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоаппаратуры.

Известны вольтореверсивные стабилизаторы напряжения постоянного тока. Один из известных стабилизаторов состоит из инвертора вольтодобавки, управляемого выпрямителя, сглаживающего фильтра и 10 двух задающих генераторов 11).

Наиболее близким к данному стабилизатору является стабилизатор, содержащий инвертор вольтодобавки, вход которого соединен с входными выводами, выход- 15 ные обмотки чер|ез последовательно соединенные полностью управляемый выпрямитель и LС-фильтр — с выходными выводами, и узла сравнения, один вход которого подключен к источнику опорного напряже- 20 ния, а другой вход — к выходным выводам

12). Управление работой инвертора осуществляется фазосдвигающим устройством.

Недостатками таких стабилизаторов 25 являются сравнительно низкий КПД и повышенные массогабариты.

Цель изобретения — увеличение К>ПД и массогабаритных показателей стабилизатора.

ЭО

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий,инвертор вольтодобавки, ВХОД КотОРОГО СОЕДИНЕН С ВХОДНЫМИ ВЫВОдами, выходные обмотки через последовательно соединенные полностью управляемый выгрямитель If 1.С-фильтр — с выходными выводами, II у з3еeл cс1р>а вHIн еeнHиHя,, оOд иHIн I в,х:оOд которого подключен к источнику опорного напряжения, а другой вход — к выходным выводам, дополнительно введены два компаратора и два синхронизированных генератора разнополярного пилообразного напряжения, причем одни входы компараторов подключены к выходу узла сравнения, другие входы — к выходу соответствующего генератора, выход одного компаратора соединен с управляющим входом инвертора вольтодобавки, а выход другого компаратора подключен к управляющему входу выпрямителя.

На фиг. 1 показана структурная схема предложенного стабилизатора; на фиг. 2, 3, 4 графически поясняется логика работы стабилизатора.

Стабилизатор состоит из инвертора 1 вольтодобавки,лолностью упранляемото BbIпрямителя 2, сглаживающего LC-фильтр 3, узла сравнения 4, двух компараторов б, би

794622

60 двух генераторов 7, 8 пилообразного напряжения.

Выходные полуобмотки трансформатора инвертора 1 соединены общим выводом с входным выводом стабилизатора, а крайними выводами с управляемым выпрямителем 2, подключенным через сглаживающий фильтр 8 к выходу стабилизатора.

Узел сравнения 4 связан входами с выходом стабилизатора и источником опорного напряжения, а выходом подключен к одним входам компараторов 5 и б, другие входы которых соединены с выходами соответствующих генераторов 7 и 8 пилообразного напряжения. Выходы компараторов 5 и б подключены соответственно к управляющим входам инвертора 1 и выпрямителя 2.

Стабилизатор работает следующим образом.

На входы компараторов 5 и б поступают разнополярные сигналы с двух генераторов 7, 8 пилообразного напряжения.

На два других входа компараторов поступает сигнал рассогласования в = У ... — U с узла сравнения 4. При в = 0 широтномодулированные сигналы с обоих компараторов отсутствуют, что обеспечивает полностью закрытое состояние транзисторов и диодов выпрямителя 2 (открытое состояние ключей выпрямителя может обеспечиваться источником Е). В этом режиме U„= U„.

При е)0 (режим вольтодобавки) компаратор 5 остается в прежнем состоянии, а с компаратора 6 на управляющий вход инвертора 1 поступают ШИМ импульсы, обеспечивая поочередное открытие транзисторов инвертора. Переменное напряжение добавки U,ð (фиг. 2 а) выпрямляется выпрямителем 2, сглаживается фильтром 8 и в сумме с напряжением питания У„образует выходное напряжение стабилизатора

U„.

Чем больше в, тем больше коэффициент заполнения ШИМ импульсов Uq, чем и достигается стабилизация U„. Эпюры токов в управляемом выпрямителе (Il, l ) и напряжения на входе фильтра U ф показаны на фиг. 2а.

При я(0 коэффициент заполнения отпирающих импульсов с компаратора б равен нулю, поэтому транзисторы инвертора постоянно закрыты. Регулирование напряжения вольтовычитания в этом режиме обеспечивается подачей компаратора 5 запирающих ШИМ импульсов на управляющий вход выпрямителя 2. Поочередное закрытие транзисторов выпрямителя приводит к протеканию тока нагрузки только по одной выходной полуобмотке трансформатора инвертора, в результате чего по соответствующим первичной полуобмотке и ооратному диоду инвертора протекает ток рекуперации. Напряжение на фильтре U>

30 при одном закрытом транзисторе выпрямителя становится равным

U4,— У U„h р==-У (1 К ) г:te К„, — коэффициент трансформации трансформатора.

Коэффициент заполнения запирающих импульсов с выхода компаратора 5 прямопропорционален величине отрицательного отклонения е, за счет чего и достигается с абильность U„ IlH U,)U„(ðåkKèì вольтовычитания).

Б данном стабилизаторе при U =-U, отсутствуют потери в инверторе и минимальны потери в выпрямителе, так как ток нагрузки протекает одHîâðåìåíí0 по обоим ключам выпрямителя (при этом транзисторы и диоды инвертора закрыты), Поэтому КПД стабилизатора при J„, близких к U„, существенно выше, чем КПД известного стабилизатора. При отклонениях Сl„от У„потери в стабилизаторе начинают возрастать (фиг, 3, кривая в), достигая на краях диапазона изменения U„óðîâíÿ потерь мощности, характерном для известного стабилизатора (фиг. 3, кривая г). Наибольший КПД данного стабилизатора наблюдается для наиболее характерного и наиболее длительного режима его работы (при U„, близких к

v„).

Второе преимущество состоит в уменьшении в два раза амплитуды переменной составляющей на входе фильтра, что достигается за счет исключения режима работы,,при,котором в течение одного полупериода наблюдается и вольтодобавка и вольтовычитание напряжения инвертора.

На фиг. 4 показана зависимость необходимого значения параметра LC сглаживающего фильтра для обеспечения одинакового уровня пульсаций выходного напряжения для данного и известного стабилизаторов (кривые b, и соответственно).

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий инвертор вольтодобавки, вход которого соединен с входными выводами, выходные обмотки через последовательно соединенные полностью управляемый выпрямитель и LC-фильтр — с выходными выводами, и узел сравнения, один вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а другой вход — к выходным выводам, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и массогабаритных показателей устройства, в него додолнительно введены два компаратора и два синхронизированных генератора разнополярного пилообразного напряжения, при794622 чем одни входы компараторов подключены к выходу узла сравнения, другие входы— к выходу соответствующего генератора, выход одного компаратора соединен с управляющим входом инвертора вольтодобавки, а выход другого компаратора подключен к управляющему входу выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Абрамов А. С., Вигдорчик В. Г., Козлов И. С., Веденеев Г. М. Применение транзисторных преобразователей в устройствах электропитания. Анализ различных

5 схем и перспективы развития.— В кн. Повышение эффективности устройств преобразовательной техники, ч. 1.— Киев, «Наукова думка», 1972, с. 439 — 461.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 347751, кл. G 05 F 1/56, 1972.

794622 å

Фиг. z

Составитель А. Колоколкин

Редактор Т. Загребельная Техред А. Камышникова Корректор И. Осиновская

Заказ 1761/129 Изд. № 131 Тираж 951 Подписное

НПО сПоискэ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк, фил. пред. <Патент>