Стабилизатор переменного напряжения

 

(72) Авторы изобретения

М. С. Ройтман и В. И. Петроченко

1; /

l „

J ю, Томский ордена Октябрьской революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в генераторахкалибраторах и других устройствах, где необходимы стабилизаторы переменного напряжения с максимально возможным быстродействием и малым уровнем нелинейных искажений выходного напряжения, Известно устройство, которое содержит:усилитель мощности, вход которого подключен к выходу регулирующего органа, соединен-. о ного с выходом усилителя, электронный ключ, выход которого, шунтированный конденсатором, подключен к входу упомянутого усилителя, а вход через дополнительный усилитель соединен с нагрузкой двухстороннего ограничителя напряжения, подключенного к выходу устройства, прй этом выход дополнительного усилителя подключен к управляющему входу электронного ключа через последовательно включенные фаэоинвертор, дифференцирующую цепь и вспомогательный электронный ключ. Для повышения помехозащищенности упомянутый конденсатор шунтирован электронным ключом, управляющий вход которого через амплитудный детектор подключен

«с выходу вспомогательного усилителя (1).

Недостатком данного стабилизатора является ограниченный иэ условий устойчивости коэффициент стабилизации импульсной системы регулирования, что не позволяет получить достаточной стабильности выходного напряжения. Кроме того, релейный характер регулирования вызывает необходимость дополнитель/ ных фильтров в усилителе постоянного регулирующего напряжения. Это снижает быстродействием цепи стабилизации и не позволяет стабилизировать быстрые флуктуации выходного напряжения

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор переменного напряжения содержащий регулирую-, щий блок, входом подключенный к входной клемме, а выходом через усилитель мощности — к выходной. клемме также через ограничитель подключен усилитель, выход которого, через последовательно соединенные детектор с большой постоянной времени разряда я усилитель постоянйого тока соединен с уп875357

45 равляющим выводом регулирующего блока (2) .

Недостатком известного стабилизатора является низкое быстродействие его цепи стабилизации, обусловленное необходимостью фильтров в импульсной системе регулирования с двунаправленным электронным ключом, что не позволяет стабилизировать быстрые флуктуации и изменения выходного напряжения.

Кроме того, ограничение на коэффициент ста- ta билиэации для импульсной системы регулирования не дает возможности получить достаточной стабильности выходного напряжения. Отсутствие разрядной цепи запоминающего конденсатора при спадах выходного напряжения ниже уровня ограничения приводит к длительной его задержке на этом уровне, а также к низкой помехозащищенности стабилизатора.

Цель изобретения — увеличение быстродействия и повышение стабильности выходного напряжения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор введены детектор с малой постоянной времени разряда, диодный ключ, усилитель-ограничитель и вспомогательный детек- д тор, причем вход детектора с малой постоянной времени разряда подключен к выходу усилителя, выход через диодный ключ — к выходу детектора с большой постоянной времени разряда, усилитель-ограничитель включен между выходом усилителя и входом вспомогательного детектора, зарядный конденсатор последовательно соединен с конденсатором детектора с малой постоянной времени разряда.

На фиг.,1 схематично представлен стабилиза.

35 тор; на фиг. 2 — диаграммы напряжения.

Устройство содержит регулирующий блок 1, включенный между входной клеммой для, подключения источника входного напряжения и усилителем 2 мощности, к выходу которого через ограничитель 3 и усилитель 4 подключен детектор с большой постоянной времени разряда (диод 5, конденсатор 6), который через усилитель 7 постоянного тока 7 соединеи с управляющим входом регулирующего блока 1, к выходу усилителя 4 подключен второй детектор с.малой постоянной времени разряда (диод.8, конденсатор 9, разрядный резистор 10), выход которого соединен с выходом детектора с большой постоянной време- 50 ни разряда через диодный ключ 11. Кроме того, к выходу усилителя 4 подключен через усилитель-ограничитель 12 вспомогательный детек-, тор,выполненный на диоде 13, зарядном конденсаторе 14, который включен последовательно с конденсатором детектора с малым постоянной времени разряда и разряд которого осуществляется через резистор 15.

Стабилизатор работает следующим образом.

Выходной синусоидальный сигнал (фиг. 2, а), прошедщий через регулирующий блок 1 и усилитель 2 мощности стабилизируется на уровне, заданном ограничителем 3. При превышении данного уровня через ограничитель 3 проходят верхушки выходного сигнала (фиг. 2, б):

По этому отсеченному сигналу замыкается обратная связь в цепи стабилизации, вследствие чего угол отсечки его зависит от коэффициента стабилизации. Затем "верхушки", усиливаются (фиг. 2 в) до уровня, необходимогодля нормальной работы двух амплитудных детекторов, подключенных к выходу усилителя 4. Выходной сигнал детектора с большой постоянной времени разряда (фиг. 2 г) является управляющим напряжением регулирующего блока 1, которое после усиления в усилителе

7 изменяет его коэффициент передачи так, чтобы стабилизировать выходное напряжение.

Зля устойчивой работы замкнутой системы автоматического регулирования, без потери информации о нестабильности выходного напряжения, а также повышения помехоэашишенности устройства, амплитудный детектор с большой постоянной времени разряда необходимо разряжать за короткое время каждый период.

Для этого введен второй детектор с малой постоянной времени, конденсатор 9 которого разряжается за период на величину напряжения Од открывания диодного ключа 11 (фиг. 2,д). Конденсатор 6 детектора 5 и 6 начинает быстро разряжаться через открытый ключ 11 и резистор 10, в результате чего с каждым приходом следующей "верхушки" сигнала информация обновляется. Разрядная цепь амплитудного детектора (8, 9, 10) рассчитывается на нижней частоте диапазона так, чтобы обеспечить разряд конденсатора 6 детектора (5, 6) на самой вершине сигнала.

При этом модуляционные искажения, вносимые регулирующим блоком 1 за счет пульсаций управляющего напряжения (фиг. 2 г), получаются минимальными и остаются в пределах допустимых для большинства случаев использования стабилизатора без дополнительных фильтров в цепи регулирования. Этим достигается максимально возможное быстродействие цепи стабилизатора на возрастание входного сигнала.

Для повышения быстродействия при спадах входного напряжения, которое определяется разрядной цепью детектора (8, 9 и 10), в устройство введены усилитель-ограничитель

12 и вспомогательный детектор с частотнозависимым выходным напряжением. Усиленные

"верхушки", (фиг. 2 в) ограничиваются в усил .теле-ограничителе 12, лри этом угол отсечки Ю остается постоянным независимо т

875357 частоты входного сигнала. Конденсатор 14 вспомогательного детектора подзаряжается каждый период частото-зависимым приращением напряжения д1.1 . Так как длительность импульса выходного сигнала ограничителя 12 пропорциональна периоду входного сигнала (начальные участок разряда конденсатора 14 за время этого импульса можно считать линейным), то приращение Ь(3 (фиг. 2 е) будет пропорционально периоду входного сигнала. Ток подзаряда за счет приращенияАО протекает через последовательно включенные конденсаторы 9 и 14, и осциллограмма выходного напряжения детектора с малой постоянной времени приобретает вид, показанный на фиг. 2 ж.

Теперь можно дополнительно уменьшить эту постоянную времени так, чтобы фазовый угол 9 был минимальным во всем частотном диапазоне. Выходное напряжение основного детектора (фиг. 2 г) в этом случае остается одинаI ковым в заданном диапазоне частот (Южоиф и нелинейные искажения минимальные.

Таким образом, подключение второго детектора с малой постоянной времени и диодного ключа позволяет исключить дополнительные фильтры в цепи стабилизации и тем самым повысить ее быстродействие и стабильность выходного напряжения, за счет отработки быстрых его флуктуаций. Включение усилителя-ограничителя и вспомогательного детектора позволяет дополнительно повысить быстродействие при спадах входного напряжения.

Формула изобретения

Стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий блок, входом подключенный к входной клемме, а выходом через усилитель мощности — к выходной клемме, куда через ограничитель подключен усилитель, выход которого через последовательно соединенные детектор с большой постоянной

10 времени разряда и усилитель постоянного тока соединен с управляющим выводом регулирующего блока, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и повышения стабильности, в него введены детектор с малой постоянной времени разряда, диодный ключ, усилитель-ограничитель и вспомогательный детектор, причем вход детектора с малой постоянной времени разряда подключен к выходу усилителя, выход через диодный ключ — к выходу детектора с большой постоянной времени разряда, усилитель-ограничитель включен между выходом усилителя и входом вспомогательного детектора, зарядный конденсатор которого последовательно соедиенн с конденсатором детектора с малой посто-

25 яниной времени разряда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское, свидетельство СССР У 469119, кл. G 05 F 1/44, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР N 448442, 0 кл. 6 05 F 1/44, 1973.

875357

Составитель С. Чернышева

Техред ЬЦ ейвес Корректор,Л. Бокшан

Редактор Г. Волком аказ 9334 73

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

Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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