Стабилизатор постоянного тока

СОЮЗ СОВЕТСНИХ,СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1 56 ГОСУД АРСТ ПО ДЕЛАМ САНИЕ И НИЯ ТЕЛЬ СТВУ ТОРСИОМУ СВ12н А. Б. Потапен лектротехническнй ды свя- ком Ф СР ОО ННЫЙ КОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) (57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯН; НОГО ТОКА, содержащий регулирующийэлемент, первый силовой вывод которого соединен с источником питания, авторой силовой вывод - с. первым выводом нагрузки через датчик тока, усилитель обратной связи,.выход которого соединен с управляющим входомрегулирующего элемента, а вхозаны с датчиком тока и источниопорного напряжения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышеЯ 01008719 А ния его устойчивости при работе на реактивную нагрузку, в него введены ннвертирующий повторнтель выходного напряжения с первым токозадаюпвм сопротивлением и делитель напряжения на втором и третьем сопротнвленкях, при этом вход инвертирующего повто- . рителя подключен параллельно нагрузке, а выход через первое токозадающее сопротивление подключен к инвертирую-. шему входу усилителя обратной связии точке соединения второго н третье го сопротивлений делителя напряженна, причем второе сопротивление но вели чине равно первому токозадающему сопротивлению н крайним выводом под- Ф кпючено к точке соединения регулирующего элемента и датчнш тока, а третье сопротивление крайним выводом подключено через источник опорного напряжения к общей щнне, к которо 4подиночены также ннвертирующне входы усилителя обратной связии инвертирующего повторителя напряжения й второй -вывод нагрузки.08719 2 Недостатком известных стабилизаторов постоянного тока является низкая устойчивость при работе их на реактивную нагрузку. Эго объясняется тем, что величина напряжения на выходе регулирующего элемента прямо пропорциональна величине напряжения на датчике тока. Сопротивление датчика тока, как правило, выбирают малым, и поэтому фазовый сдвиг между выходным напряжением регулятора и напряжением на датчике тока совпадает с фазовым сдвигом между напряжением на нагрузке и протекаюшим через нее током. Так, при индуктивном характере нагрузки фазовый сдвиг между выходным напряжением регулятора и напряжением датчика и первоначальный момент включения нагрузки близок к - 90 .О Если же нагрузка имеет чисто емкост ный характер, то фазовый сдвиг между указанными напряжениями близок к + 90 О. Для получения высокого коэффициента стабилизации тока, протекаемого по нагрузке коэффициент усиле ния петли обратной связи, определяь мый как отношение величины напряжения на выходе регулятора к величине напряжения на датчике;тока, должен быть значительно большим единицы.Учитывая значительный фазовый сдвиг напряжения на датчике тока и необходимость иметь коэффициент усиления . цепи обратной связи много большим единицы, обеспечить устойчивый режим беэ самовозбуждения данной схемы при работе на реактивную нагрузку при ее высоких динамических характеристиках практически невозможно. 1 10Изобретение относится к регуляторам постоянного тока,Известны стабилизаторы постоянного тока, содержащие регулирующийэлемент датчик тока, источники опорного напряжения, усилитель обратнойсвязи 11Найболее близким к предлагаемому по технической сущности являетсяста билизатор постоянного тока, содержащий .регулирующий элемент, первый силовой вывод которого соединен с источником питания, а второй силовой вывод - с первым выводом нагрузки через датчик тока, усилитель обратной связи, выход .которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, а в;со- ды связаны с датчиком тока и с йсточником опорного напряжения 1235 10 15 20 25 30 35 1 40 45 50 55 цель изобретения повышение устойчивости стабилизатора при работе нареактивную нагрузку,Поставленная цель достигается тем,что в стабилизатор постоянного тока,содержащий регулирующий элемент,первый силовой вывод которого соединен с источником питания, а второйсиловой вывод - с первым выводоМнагрузки через датчики тока, усилительобратной связи, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, а входы связаны сдатчиком тока и с источником опорного напряжения, введены инвертируюшийповторитель выходного напряжения спервым токозадающим сопротивлениеми делитель напряжения на втором и третьем сопротивлениях, при этом входинвертирующего повторителя подключен параллельно нагрузке, а выход через первое токозадающее сопротивлениеподключен к инвертирующему входуусилителя обратной связи и точке соединения второго и третьего сопротивлений делителя напряжения, причемвторое сопротивление по величине равно первому токозадающему сопротивлению и крайним выводом подключенок точке соединения регулирующего элемента и датчика тока, а третье сопротивление крайним выводом подключеночерез источник опорного напряжения кобщей шине, к которой подключены также неинвертирующие входы усилителяобратной связи и инвертирующего повторителя напряжения и второй выводнагрузки.. На чертеже представлена принципиальная схема стабилизатора постоянноготока.Стабилизатор содержит регулирующийэлемент 1, включенный последовательно в силовую шину источника 2 питания, датчик 3 тока, включенный междупервым выводом нагрузки 4 и вторымвыводом регулирующего элемента 1,при этом второй вывод нагрузки 4 подключен к общей. шине, источник В опорного напряжения, инвертирующий усюпм 1тель 6 обратной связи, охваченныйотрицательной обратной связью, выходкоторого соединен с входом регулирукьщего элемента 3., и инвертирующийповторитель .7 выходного напряжения.Вход повторителя 7 подключен к общей. точке датчика 3 тока и нагрузки 4, авыход через первый токозадающий резистор 8 - к инвертирующему входуОП 9оа. Р,о где 0 4 - выходное напряжение стабилизатора в точке а 130 Й 9 Р.о - номиналы резисторов 9 и 10;. О - величина опорного напряжения источника 5.Инвертирующий повторитель 7, который с единичным масштабом инвертирует величину падения напряжения на нагрузке 4, через резистор 8 увещ- чивает напряжение на выходе регулирующего элемента 1. Так как величины резисторов 8 и 9 равны, а выходнЬе напряжение повторителя 7 по абсолютной величине равно падению напряжения на нагрузке 4, то приращение напряжения на выходе стабилизатора равно падению напряжения нанагрузке 4, т.е.45 5 10087 усилителя 6 и точке соединения вторэго 9 и третьего 10 резисторов дещ- теля напряжения. Причем второй резиэтор 9, равный по величине первому резистору 6, подключен к точке соединения датчика 3 тока и регулирующего элемента 1, а третий резистор 10 через источник 5 опорного напряжения подключен к общей шине, к которой подключены также неийвертируюЫйе 10 входы усилителя 6 и повторителя 7 и второй вывод нагрузки 4,Питание опорного источника Б осуществлязтся от одного из дополнительных источников питания усилителей. 15Стабилизатор работает следующим образом.Регулирующий элемент 1 с операжонным усилителем 6, источником 5 опорного напряжения и резисторами 9 20 и 10 представляет собой обычную схь-му стабилизатора напряжения, выходное напряжение которого определяют из выражения ц Вых ПОВт 9 О й с 1 Р 8 ВЫХ йод "Н бр) 50где дО - приращение напряжения вточке с 1, вызванное падениемнапряжения на нагрузке 4;,О, - выходное напряжение ийвер ВЫХ Повт. лиал Патентф, г, Уж 19 4Ц - напряжение на нагрузке,равно падению напряженияв точке о .Полное напряжение в точке стаби" , лизатора равноОП 9О-= +до- +О, )10где 0 - - суммарное напряжение вточке с, обусловленноекак источником 5 опорного напряжения, так и выходным напряжением инвертирующего повторителя 7.Разность падений напряжений между точками О и б (или падение. нап ряжения на датчике 3 тока) равна,0- 5= Р 4)а 5 Р 0Ток, протекающий через датчик 3 тока и имеющий вели щну сопрЪтивле ния й , равенО КЭА К10 ЪВследствие того, что нагрузка 4 включена последовательно с датчиком 3тока, а входным сопротивлением инвер тирующего повторителя 7 напряжения можно пренебречь, ток нагрузки 4 тав же определяется выражением (5),:ко торое не зависит от ее величины и оп-ределяется наперед заданными стабиль ными значениями элементов 5,9 и 10.Сопротивление датчика 3 тока, как и во всех известных стабилизаторах постоянного тока, выбирают малым по величине по сравнению с модулемсопротивления нагрузки 4. Поэтому сдвиг фазы между напряжениями на выходе регулирующего элемента 1 и на нагрузке 4 незначительно отличаете. ся от нуля. При этом коэффициент уси ления петли обратной связи между точками 5 и о 1 постоянен,не зависит от нагрузки и равен единице.Предлагаемый стайщизатор позво ляет обеспечить более высокую устойчивость работы при любом характере нагрузки по сравнению с известными, которые имеют значительно мейьшую устойчивость и переходят в режим ген рации при превышении фазового угла сдвига между выходным током и нап-ряжением величины порядка + 30 о. Т аж 872 Подписное .город, ул. Проектная, "