Ключевой стабилизатор напряжения

 

ОЛ ИГРАНИ Е(,826312

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.08.79 (21) 2808987/24-07 с присоединением заявки № —— (23) Приоритет— (51) + Кл з

G 05 F 1/56

G 05 F 1/58

Гооударствеииый комитет

СССР (53) УДК 621 316. .722.1 (088.8) Опубликовано 30.04.81. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 05.05.81

Il0 делам изобретеиий и открытий

Ю. И. Козырев, С. Н. Прытков, Г. С. Стоянов, Г. С. 1нурьев (54) КЛЮЧЕВОЙ СТАБИЛИЗАТОР 1! АПРЯ . л }.П! !Я

Изобретение относится к электротехнике . и может быть использовано в качестве стабилизатора напряжения питания двигателя постоянного тока.

Известен ключевой стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, включенный последовательно с нагрузкой (1).

Недостатком известного стабилизатора является низкий КПД.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стабилизатор напряжения, содержащий соединенные последовательно датчик тока и регулирующий элемент; управляющий вход которого подключен к выходу усилителя мощности, выход соединен с выходным выводом, одним из входов времязадающего блока и входом узла сравнения, выход которого подключен к одному из входов запирающегося ключа, выходрм соединенного с одним из входов усилителя мощности, другие входы запирающего ключа подключены к одному из выходов времязадающего блока и выходу первого блока сравнения, вход которого соединен с одним из выходов датчика тока, вход которого и один из входов усилителя мощности подключены к входному выводу (2) .

Для обеспечения быстрого запуска двигателя нагрузки, указанный стабилизатор должен быть рассчитан на пусковой ток якоря, который для высокооборотных двигателей постоянного тока превышает номинальный ток в 3 — 10 раз. Поэтому ток базы транзистора регулирующего элемента ключевого стабилизатора выбирается с учетом величины пускового тока якоря двигателя, что приводит к повышенным потерям мощности в ключевом стабилизаторе и, следовательно, к уменьшению его КПД и увеличению габаритов.

Цель изобретения — повышение КПД и уменьшение габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в ключевой стабилизатор напряжения, содержащий соединенные последовательно датчик тока и регулирующий элемент, управляющий вход которого подключен к выходу усилителя мощности, выход соединен с выходным выводом, одним из входов времязадающего блока и входом узла сравнения, выход которого подключен к одному из входов запирающего ключа, выходом сое826312 ди lpííîãî с одним из входов усилителя мощности, другие входы запираюшего ключа подклк) и ны к одному из выходов времязадаюшего блока и выходу первого блока сравнения, вход которого соединен с одним из выходов датчика тока, вход которого и один из входов усилителя мощности подключены к входному выводу, введены коммутатор, второй блок сравнения, блок усиления, блок памяти, развязываюгций блок, блок синхронизации и блок дискретного изменения тока управления, причем выход последнего соединен с одним из входов усилителя мощности, один вход через последовательно включенные блок памяти, блок усиления и второй блок сравнения соединен с другим выходом датчика тока, другой вход через развязывающий блок подключен к другому выходу. времязадаю щего блока, другой вход которого соединен через коммутатор с одним из выходов блока синхронизации, другой выход которого подключен к одному из входов запирающего ключа.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого стабилизатора; на фиг. 2 — одна из возможных реализаций стабилизатора.

Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1, датчик 2 тока, нагрузку З,усилитель 4 мощности, узел 5 сравнения (цепь отрицательной обратной связи), состоящий из LCD-фильтра 6, элемента 7 сравнения и усилителя 8 постоянного тока, запирающий ключ 9, первый блок 10 сравнения, времязадающий блок ll, коммутатор 12, второй блок 13 сравнения, блок 14 усиления блок

15 памяти, развязывающий олок 16, олок

17 синхронизации, блок 18 дискрегного изменения тока управления.

Устройство работает следуюгцим образом.

Для осуществления стабилизации среднего значения выходного импульсного напряжения постоянного тока выходное напряжение стабилизатора попадает на вход узла 5 сравнения (цепь отрицательной обратной связи) в котором сначала сглаживается LCD-фильтром 6, затем элемент 7 сравнения выделяет разность между выходным напряжением и эталонным. Эта разность, усиленная усилителем 8 постоянного тока, воздействует на запирающий ключ 9, который управляет усилителем 4 мошности, изменяя длительность включенного состояния регулирующего элемента 1 так, что среднее значение выходного импульсного напряжения постоянного тока остается неизменным с определенной степенью точности, зависящей от коэффициента усиления цепи отрицательной обратной связи. Времязадающий блок 11 задает частоту переключения регулирующего элемента 1 при отсутствии синхронизирующих импульсов блока 17 синхронизации.

lQ

Я5

35 а

При запуске двигателя постоянного тока, ток, протекающий через датчик 2 тока, превышает номинальный, причем второй блок 13 сравнения обеспечивает срабатывание блока 14 усиления уже при токе якоря в 1,5 раза превышающем номинальный ток (при этом обеспечивается насыщение открытого транзистора регулирующего элемента 1) .

Блок 15 памяти запоминает входной сигнал по крайней мере, в течение двух периодов переключения регулирующего элемента 1 и воздействует на блок 18 дискретного изменения тока управления, на выходе которого появляется сигнал, соответствующий току базы открытого транзистора регулирующего элемента, достаточного для его насыщения при максимальном значении пускового гока якоря. Благодаря блоку 15 памяти в режиме пуска сигнал на выходе блока 18 дис кретного изменения тока управления будет присутствовать и в интервале закрытого состояния регулирующего элемента 1, поэтом) при его включении усилитель 4 мощност будет иметь на выходе максимальный Tof базы, что уменьшает потери мощности при переключении транзистора регулирующего элемента 1. Отсутствие блока 15 памяти привело бы к тому, что в каждом периоде включение регулирующего элемента 1 начиналось бы током базы, соответствующим номинальному току якоря, а уже затем, когда ток через датчик 2 тока превысит величину, соответствующую уставке второго блока 13 сравнения сформируется сигнал блоку 18 дискретного изменения тока управления для изменения величины тока базы до максимального значения и так происходило бы каждый период.

По мере увеличения скорости вращения двигателя ток якоря начнет уменьшаться и когда его величина окажется меньше тока, соответствующего уставке второго блока !3 сравнения, блок 14 усиления выключится, через некоторое время, равное времени памяти блока 15 памяти, на его выходе исчезнет сигнал и на выходе блока 18 дискретного изменения тока управления появится сигнал, соответствующий току базы, который обеспечивает насыщение транзистора регулирующего элемента 1 при номинальном токе якоря.

Таким образом, на выходе блока 18 дискретного изменения тока управления формируются два уровня сигнала, соответствующие режимам запуска и номинальному.

В предлагаемом устройстве предусмотрена также защита от перегрузок и коротких замыканий. При токе через регулирующий элемент 1 большей величины, соответствующей уставке первого блока 10 сравнения на вход запирающего ключа 9 подается сигнал, который, воздействуя на усилитель 4 мощности, изменяет длительность закрытого состояния регулирующего элемента 1 так, что амплитуда тока через датчик 2 тока не

826312 првышает уровень, заданный первым блоком

10 сравнения. Частота переключения регулирующего элемента 1 при отсутствии синхронизирующих импульсов задается времязадающим блоком 11.

Для обеспечения неизменной частоты переключения регулируюц его элемента в устройстве предусмотрен блок 17 синхронизации.

При каждом выключении транзистора регулирующего элемента 1 времязадающий блок 11 формирует сигнал, который через развязывающий блок 16 подается на вход блока 18 дискретного изменения тока управления, при этом на его выходе создается сигнал, соответствующий минимальному току базы регулирующего элемента 1. Это облегчает выключение регулирующего элемента 1.

Для обеспечения синхронизации устройства, независимо от состояния времязадающего блока 1, предназначен коммутатор 12, назначение которого — снимать сигнал со

20 входа блока 18 дискретного изменения тока управления, воздействуя на времязадающий блок 11.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства состоит в том, что благодаря введенному блоку 18 дискретного изменения тока управления, ток базы транзистора регулирующего элемента 1 изменяется в зависимости от режима работы нагрузки двигателя постоянного тока. Это позволяет уменьшить мощность потерь в схе- ЗО ме управления и в регулирующем элементе.

В результате повышается КПД и уменьшают ся габариты радиаторов устройства. Кроме того, изменение построения структурной схемы устройства позволяет облегчить динамический режим его работы, уменьшив длительность фронтов переключения транзистора регулирующего элемента.

Фор пула изобретения

Ключевой стабилизатор напряжения, содержащий соединенные последовательно датчик тока и регулирующий элемент, управляющий вход которого подключен к выходу усилителя мощности, выход соединен с вы-ходным выводом, одним из входов времязадающего блока и входом узла сравнения, выход которого подключен к одному из входов запирающего ключа, выходом соединенного с одним из входов усилителя мощности, другие входы запирающего ключа подключены к одному из выходов времязадающего блока и выходу первого блока сравнения, вход которого соединен с одним из выходов датчика тока, вход которого и один из входов усилителя мощности подключен к входному выводу, от гичающийся тем, что, с целью повышения КПД и уменьшения габаритов, в него введены коммутатор, второй блок сравнения, блок усиления, блок памяти, развязывающий блок, блок синхронизации и блок дискретного изменения тока управления, причем выход последнего соединен с одним из входов усилителя мощности, один вход через последовательно включенные блок памяти, блок усиления и второй блок сравнения соединен с другим выходом датчика тока, другой вход через развязывающий блок подключен к другому выходу времязадающего блока, другой вход которого соединен через коммутатор с одним из выходов блока синхронизации, другой выход которого подключен к одному из входов запирающего ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Грейвер В. С. Ключевые стабилизаторы напряжения постоянного гока. M..

«Связь», 1970, с. 136, рис. 6. 22.

2. Авторское свидетельство СССР № 576571, кл. G 05 F 1/58, 1977.

Составитель С. Чернышева

Реликт<>р 10 K<><>d÷ Те><ред A. Ьойкас Корректор Н. Бабинец

Заказ 24<и> 59 Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оч крытий

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

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