Импульсный стабилизатор постоян-ного напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик п>817677

„Ф А1 Ф, е ° т-.-.-:

-1 е д к двтоескаму саидютильствю (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 100778 . (21) 2641061/24-07 (51)М. Кл., с присоединением заявки ¹(23) ПриоритетG 05 Р 1/56

Государственный комитет, СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 300481. Бюллетень Йо 12 (53) Ю1 621,316. .722.1(088.8) Дата опубликования описаиия 300381

М.E. Куцко, О.A. Томигас и В.Н. Груздев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобртетение относится к электротехнике, в частности к автоматическим системам, регулирующим электрическую мощность, и может применять» ся s радиотехнической и электронной промышленности, приборостроении и др °

Известны стабилизаторы постоянного напряжения, содержащйе силовой трансформатор с мостовым выпрями- телем коммутации первичных обмоток силового трансформатора, транзистор, включенный в выходную диагональ мостового выпрямителя, блок управления, подсоединенный к управляющему электроду транзистора, схему сравнения напряжений, подключенную к выходу стабилизатора и ко входу блока управления, и источник эталонного напряжения, подсоединенный к схеме сравнения. Достоинством этих схем asляется возможность их применения в источниках сверхнизких и высоких (до десятков киловольт) выходных напряжений (l) .

Недостатком известных стабилизаторов является то, что они имеют большие потери в транзисторе, так как через него в нагрузку проходит весь ток первичной обмотки в те мо менты времени, когда он открыт, и приложено полное выпрямпенное напряженке первичной сети, когда он эак« рыт. Кроме этого, при работе транзистора в ключевом режиме возникают помехи, поступающие в первичную сеть и в нагрузку стабилизатора 1Ц.

Известен также стабилизатор, содержащий силовой трансформатор, к первич.ным обмоткам которого последовательно подключен мостовой выпрямитель коммутации первичных обмоток силового трансформатора, транзистор, включенный в выходную диагональ мос15 тового выпрямителя, блок управления, подсоединенный к управляющему .электроду транзистора, схему сравнения напряжений, подключенную к выходу стабилизатора и ко входу блока управ20 ления, и.источник эталонного напряжения, подсоединенный к схеме сравнения. Ко входной диагонали мостового выпрямителя коммутации подклю" чены конденсаторы.

25 Достоинством этого стабилизатора напряжения является то, что конденсаторы, подключенные ко входным клеммам мостового выпрямителя, про пускают часть тока нагрузки, .тем

30 самым разгружая транзистор, Это поз817677 воляет увеличить КПД стабилизатора (2) .

Недостатками данного стабилизатора явля Огся большие габариты и масса конденсаторов, подключенных ко входу мостового выпрямителя. Так, 5 .йайример для стабилизатора полезной ф ощности 2 кВт и при заданном диапа зоне измейения дестабйлизирующих факторов в 10% величина емкостей на каждую Фазу достигает значения 1000 мкФ при токе в них,примерно 20А. При уменьшении значения емкостей конденсаторов увеличиваются ток и напряжение ва транзисторе, что вызывает дополнительные потери в нем, а также увеличиваются .помехи в питающей сети и в нагрузке . Это приводит к снижению КПД стабилизатора и уменьшению его надежности.

Кроме того, наличие конденсаторов существенно увеличивает инерционность, 20 стабилизатора и тем самым ухудшает его динамические свойства.

Наиболее близким к предлагаемому является импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор, мостовой выпрямитель коммутируемой первичной обмотки силового трансформатора,. входная диагональ которого соединена последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, а выходная диагональ замкнута на коммутирующие зажимы первого транзистора, .управляющий электрод которого подключен к блоку управления, соединенному с блоком сравнения напряжений, первый вход которого подключен к источнику эталонного напряжения, а второй — к выходу для подключения нагрузки (3}. известному устройству присущи те 4О же недостатки, что и вышеописанным.

Цель изобретения — увеличение КПД и снижение массо-габаритных показате1 лей, а также улучшение динамических свойств и наибольшее снижение помех 4$ в питающей сети и в нагрузке, возникающих вследствие высокочастотной коммутации первичной сети транзистором. указанная цель достигаетця тем, что в стабилизатор напряжения, содержащий силовой трансформатор, мостовой выпрямитель коммутируемой первичной обмотки силового трансформатора, первый транзистор, включенный в выходную диагональ мостового выпрямителя, блок управления, подсоединенный к управляющему электроду первого транзистора и блок сравнения напряжений, подключенный к выходу для подключения нагрузки и ко входу бло- 60 ка управления, источник эталонного напряжения, подключенный к схеме сравнения, введены размещенная на магнитопроводе силового трансформатора и включенная последовательно с первичной его обмоткой вольтодобавочная противофазная обмотка, вольтодобавочный мостовой коммутирующий выпрямитель, включенный в цепь вольтоцобавочной противофазной обмотки, второй транзистор, коммутирующие зажимы которого включены в выходную диагональ вольтодобавочного мостово го коммутирующего выпрямителя, а управляющий электрод второго транзистора подключен к выходу блока управления.

На фиг.la представлена блок-схема предлагаемого стабилизатора; на фиг.lб вариант трехфазного импульсного стабилизатора напряжения на фиг.2 - кривая напряжения на вторичной обмотке силового трансформатора при согласном включении первичной,и вольтодобавочной противофазной обмоток.

Импульсный стабилизатор напряжения содержит силовой трансформатор с первичной обмоткой 1, мостовой выпрямитель 2 коммутируемой первичной обмотки, включенный в цепь первичной обмотки 1, первый транзистор 3, включенный в выходную диагональ мостового выпрямителя 2, вольтодобавочную противофаэную.обмотку 4, соединенную последовательно с первичной обмоткой 1,, вольтодобавочный мостовой коммутирующий выпрямитель 5, включенный в цепь вольтодобавочной обмотки 4, второй транзистор 6, вклю" ченный H выходную диагональ вольтодобавочного мостового выпрямителя 5, вторичную обмотку силового трансформатора 7, к которой подключается .нагрузка, схему сравнения 8 с присоединенным к ней источником эталон1 ного напряжения 9 н блок управления

10, соединенный со схемой сравнения

8 и с управляющим электродом первого

3 и второго 6 транзисторов. Блок управления 10 осуществляет поочередную импульсную коммутацию мостовых выпрямителей 2 и 5.

Предлагаемый стабилизатор напряжения работает следующим образом.

B стационарном режиме транзисторы 3 и б открываются и запираются поочередно с частотой, превышающей частоту напряжения первичной сети. В момент времени, когда мостовой выпря» митель 2 открыт, а вольтодобавочный мостовой выпрямитель 5 заперт, во вторичной обмотке 7 индуктируется

М/ напряжение Ug<=- U где Иу и И вЂ” ч, числа витков первичной и вторичной обмоток соответственно. В момент времени, когда мостовой выпрямитель 2 заперт, а вольтодобавочный мостовой выпрямитель 5 открыт, во вторичной обмотке 4 индуктируется напряжение

Вр

22 ж, и - .

817677 где Хд — число витков вольтодобавочной противофазной обмоткю. 3liBK(fg) относится к согласному, а(-ф) — к встречному включению первичной 1 и вольтодобавочной 4 обмоток . При периодической и противофазной коммутации транзисторов 3 и 6 во вторичной обмотке силового трансформатора 7 образуется напряжение. Среднее значение этого напряжения зависит от отнот„ 10 шения g = g где Т„. — период кван1 ( тования, Т вЂ” длительнЬсть импульса, открывающего мостовой выпрямитель 3 при согласном включении, или длительность импульсов, открывающих мостовой выпрямитель б при встречном включении вторичной 7 и вольтодобавочных 4 обмоток. При отклонении выходного напряжения от заданного значения на выходе схемы сравнения 8 об- 20 разуется напряжение, которое воздействует на блок управления 10 так, чтобы значение изменялось на величину, необходимую для восстановления заданного выходного напряжения, 25

Благодаря тому, что напряжение на вторичной обмотке 7 силового транс.форматора изменяется в пределах от

П до Ugo и не падает до нуля в процессе стабилизации, помехи, возни- о кающие вследствие коммутации транзисторов 3 и 6 и действующие на первичную и вторичную сети, в данной схеме невелики. Отсутствие конденсаторов значительно уменьшает массу и габариты стабилизатора, а также повыша35 ют его динамические свойства.

На коммутирующих зажимах первого транзистора 3 в запертом состоянии .. у образуется напряжение 0 э=К LÓ„, Х а на- втором транзисторе S a запертом . состоянии образуется напряжение Ugq К вЂ”, где К - коэффициент, зави- 45 0 (+, о сящий от схемы выпрямления. Так как отношение М /%, определяется величиной дестабилизирующих факторов и составляет обычно не более 0,1, то напря-50 жение U g .сравнительно невелико. Это обстоятельство позволяет испольэовать предлагаемый стабилизатор и при высоких напряжениях первичной сети и приводит к значительному уменьшению потерь в транзисторах 3 и 6 при переключениях, что увеличивает КПД стабилизатора.

Возможность включения вольтодоба-, вочной обмотки 4 согласно или встреч- но с первичной обмоткой 1 силового трансформатора. позволяет строить стабилизатор как с понижением, так и с повышением выходного напряжения при регулировании. Стабилизатор может быть построен c âûõîäîì на перемен" ном и постоянном токе. В последнем случае во вторичную цепь включается выпрямитель.

Предлагаемый импульсный стабилизатор может использоваться при любом числе фаэ первичной сети.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить КПД, улучшить динамические свойства и снизить массо-габаритные показатели стабилизатора, что расширяет. область применения стабилизатора, повышает быстродействие и надежность систем, в которых используют предлагаемые

1.табилизаторы.

Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор, мостовой выпрямитель коммутируемой первичной обмотки сйлового трансформатора, входная диагональ которого включена последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, а выходная диагональ. замкнута на коммутирующие зажимы первого транзистора, управляющий электрод которого подключен к блоку управления, соединенному с блоком сравнения напряжений, первый вход которого подключен к источнику эталонного напряжения, а второй — к выходу для подключения нагрузки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, улучшения динамических свойств и снижения массо-габаритных показателей, в него введены размещенная на магнитопроводе силового трансформатора и включенная последовательно с первичной его обмоткой вольтодобавочная противофазная обмотка, вольтодобавочный коммутирующий мостовой выпрямитель, входная диагональ которого включена последовательно с вольтодобавочнай противофазной обмоткой, второй транзистор, коммутирующие зажимы которого подключены к выходной диагонали вольтодобавочного мостового коммутирующего выпрямителя, и управляющий электрод — к выходу блока управления..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 401981, кл. G 05 F 1/20, 1971, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 449338, кл. G 05 F 1/56, 1974 °

3. Авторское свидетельство СССР

Р 538350, кл. G 05 F 1/56, 1975»

817677

Составитель Л. Стрелкин

Техред Е.Гаврилешко Корректор Н.Швыдкая

° веГ ваею

Поднисное ю юм

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Безродная

Ю ° Заказ 1465/63 Тираж 940

ВНИИПЙ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

113035, Москва, Ж-33, Раушская наб., д. 4/5