Стабилизатор напряжения постоянного тока

(54) (57) СТАБИЛИЗАТО ПОСТОЯННОГО ТОКА, со вательно соединенные зада фазовращатель, первый и мощности, выходы которь Р НАПРЯЖЕНИЯдержащий последющий генератор ивторой усилители х подключены к УДАРСТОЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1, Полещук А. С. и др. Стабилизированный источник высокого напряжения. - "При.боры и техника эксперимента". 1980, Нб 1,с. 174, 175,2, Авторское свидетельство СССР1(б 736290, кл, Н 02 М 3/335, 20.12,76.3, Авторское свидетельство СССРМб 760068, кл. Н 02 М 3335, 09.08.78.4. Александров Ф, И., Сиваков А,Р.Импульсные преобразователи и стабилизаторы,Л "Энергия", 1970, с. 18, рис. 1 - 10. входам перемножителя, соединенного выходом.с выходными выводами, и блок управления,состоящий из последовательно включеннь хделителя напряжения и дифференциальногоусилителя, один вход которого через делительнапряжения соединен с выходом перемножителя, а другой вход - с выходом регулируемогоисточника опорного напряжения, а выход - суправляющим входом фазовращателя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения уровня пульсаций и расширения диапазонарегулирования выходного напряекения, в неговведены первый и второй блоки .управлениявозбуждением задающий генератор выполненв виде генератора синусоидального напряжения,причем вход первого блока управления напряжением возбуждения соединен с выходом зада Еющего генератора, а выход - с входом первого усилителя мощности, вход второго блокауправления напряженнем впебужпения епепннеи Сс выходом фазовращателя, а выход - с входомвторого усилителя мощности.1046 869 1Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к стабилизированным вторичным источникам питания (ВИП) радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), являющимся преобразоватс. лями напряжения постоянного тока от первич. ного нестабилизированного источника в выход. ное стабилизированное напряжение постоянного тока.Известны ключевые стабилизаторы напряже. ния, КПД которых теоретически превышает 1 О 90%, содержащие последовательно соединенные задающий импульсный. генератор, широтноим.пульсный модулятор, ключевой усилитель мощ. ности и выпрямитель, при этом управляющий вход щиротно-импульсного модулятора подклю чен к выходу дифференциального УПТ, один из входов которого соединен с источником опорного напряжения, а другой - через усили, тель напряжения с выходом стабилизатора 1).Однако из.за значительного времени рассасыва. ния неосновных носителей заряда в базовой облас. ти при переходе из насыщенного состояния.в закрытое КПД обычно снижается до 80% и ниже.Недостатком ключевых стабилизаторов яв- э 5 ляется значительный уровень импульсных помех как по цепям первичного источника питания, так и по выходным цепям, что обусловлено са. мим принципом коммутации высоких уровней мощности импульсными ключевыми элементами в стабилизаторах этого типа.В ряде случаев, например при питании высокочувствительной РЭА, плохая электромагнит. ная совместимость ключевых стабилизаторов делает практически невозможным их использование или вынуждает применять весьма сложные фильтры, что еще более снижает общий КПД ВИП, приближая его к КПД линейных стабилизаторов.Один из радикальных способов снижения уровня импульсных помех в ключевых стаби.лизаторах реализован в устройстве 2, в ко тором применено и стабилизаторов, мощность каждого из которых выбрана Рнощ /и, где Р ном - общая требуемая номинальная мощность; и - число элементарных стабилизаторов,Импульсы от задающего генератора поступают на элементарные стабилизаторы через о узлов задержки, обеспечивающих последователь. ную во времени работу устройства. Данное техническое решение позволяет в и раз снизить 50 уровень помех, однако является очень сложным.Эффективным способом снижения уровня помех является использование усилителя мощности стабилизатора в режиме усиления сину.соидальных сигналов. Известно устройство, 55 реализующее укаэанный способ, которое со.стоит из последовательно соединенных задающего синусоидального генератора, частотного модулятора, частотно-зависимого элемента и выходного усилителя мощности. Прн этом управляющий вход частотного модулятора сое- динен с выходом дифференциального УПТ, один из входов которого подключен к источ. нику опорного напряжения, а другой - к вы. ходу стабилизатора И .Недостатками устройства являются сущест. венное снижение КПД при изменении режима работы стабилизатора при регулировании вы. ходкого напряжения и,иэменение мощности, рассеиваемой выходными каскадами стабили. затора в зависимости от тока нагрузки и питающего напряжения, что приводит к необхо. димости применения теплоотвода, расчитанного на максимальную тепловую мощность, и пре. пятствует в конечном счете микроминиатюриф зации этих устройств. Это связано с тем, чтовходящий в состав стабилизатора частотно.зависимый элемент, например контур илипьезотрансформатор, осуществляет функциюпреобразования частотной модуляции в амплитудную, в результате чего амплитуда входного сигнала в усилителе мощности значительно изменяется при изменениях тока нагрузки и питающего напряжения, что приводит к изменениям КПД и рассеиваемой мощности.Наиболее близким по технической сущностик предлагаемому является стабилизированный источник постоянного напряжения, содержащиизадающий генератор и фазовращатель, первый и второи усилители мощности, выходы которыхподключены к входам перемножителя. соединен.ного выходом с выходными выводами, и блокуправления, состоящий иэ последовательно вклю.ченных делителя напряжения и дифференциального усилителя, один вход которого через делитель напряжения соединен с выходом перемножителя, другой вход - с выходом регулируе. мого источника опорногд напряжения, а вы.ход - с управляющим входом фазовращателя 43,Недостатком известного устройства являетсясущественное падение КПД при изменениях режима работы стабилизатора (при регулированиивыходного напряжения, изменениях напряженияпитания и нагрузки), изменение мощности,рассеиваемой выходными каскадами стабилизатора в зависимости от тока нагрузки и питаю.щего напряжения, что приводит к необходимос.ти применения теплоотвода, рассчитанного намаксимальную тепловую мощность, и препятствует в конечном счете микроминиатюризацииэтих устройств,Цель изобретения - уменьшение уровняпульсаций с сохранением высокого значенияКПД при изменении напряжения питания устройства, нагрузки и регулирования выходногонапряжения От нуля до максимального Злачсния,869 где Ц и О,7 напряж с выходов усщности; зе напряжений лителеи мо - сдвиг по ф0 и 02 го,что Ц, = С учетом тоожно записать=кО СоставительТехред М.Ко огенов едактор Л. Ф екторА. Повх и 7747/53 Тираж 687 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., ПодписноеССР ак,4/ од, ул. Проектная, 4 Патент", г, Ужг пиал П з 1046Поставленная цель достигается тем, что встабилизатор напряжения постоянного тока,содержащий последовательно соединенные зада.ющий генератор и фазовращатель, а также пер.вый и второй усилители мощности, выходыкоторых подключены к входам перемножителя,соединенного выходом с выходными выводами,и блок управления, состоящий иэ последовательно включенных делителя напряжения идифференциального усилителя, один вход кото. 1 Орого через делитель напряжения соединен с выходом перемножителя, другой вход - с выхо.дом регулируемого источника опорного напря.жения, а выход - с управляющим входомфазовращателя, введены первый и второй блоки управления напряжением возбуждения, задающий генератор выполнен в виде генераторасинусоидального напряжения, причем вход пер, вого блока управления напряжением возбуждения соединен с выходом задающего генератора,а выход - с входом первого усилителя мощности, вход второго блока управления напряжением возбуждения соединен с выходом фазо.вращателя, а выход - с входом второго усилителя мощности,На чертеже представлена структурная схемаустройства,Устройство содержит задающий генератор 1,первый блок 2 управления напряжением возбуж.дения, первый усилитель 3 мощности, перемно.житель 4, фазовращатель 5, второй блок 6 уп.30равления напря.лением возбуждения, второйусилитель 7 мощности, блок 8 управления, содержащий делитель 9 напряжения, дифференциальный усилитель 10 и источник 11 опорногонапряжения.35Устройство работает следующим образом.Задающий генератор 1 генерирует напряже.ние синусоидальной формы, которое поступаетна вход первого 2 и через фазовращатель 5на вход второго 6 блоков управления напря Ожением возбуждения. Блоки 2 и 6 управлениянапряжением возбуждения поддерживают насвоих выходах максимально возможное; т. е.неискаженное, синусоидальное напряжение при изменении напряжения источника питания устройства.Благодаря наличию фазовращателя 5 напря. жение возбуждения второго усилителя 7 мощности может сдвигаться по фазе относительно другого на 0 - 180, Усилители 3 и 7 мощнос. ти работают в режиме класса В при максималь. ном сигнале независимо от нагрузки и напряже. ния источника питания устройства благодаря наличию блоков 2 и 6 управления напряжением возбуждения.Синусоидальные напряжения с выходов усилителей 3 и 7 мощности перемножаются в перемножителе 4, при этом выходное напряже- ние не имеет импульсных составляющих и высших гармоник Таким образом, при изменении ( от О до о180 выходное напряжение перемножителя 4 изменяется от 0 до 2 кВ, С помощью блока 8 управления, образующего следящую обратную связь, осуществляется стабилизация выходного . напряжения при воздействии дестабилизирующих факторов и его работа не имеет отличий от ра. боты широко используемых следящих обратных связей. Благодаря тому, что транзисторы усилителей 3 и 7 мощности при регулировании выходного напряжения, изменении нагрузки и питания устройства в целом все время работают в режиме В при максимальном сигнале, обеспечивается постоянство высокого значения КПД и рассеиваемой на них тепловой мощндс