Стабилизатор переменного напряжения

(9 ц 5 005 Е 1/4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ИЗОБРЕТЕ ЕЛЬСТВУ(57) Изобретение отноке. Цель изобретени Устройство содержит первый и второй регулирующие элементы 1 и 2, датчик 3 амплитуды напряжения, датчик 4 действующего значения напряжения и элемент 5 сравнения. Во второй регулирующий элемент 2 введен дифференциальный усилитель 26. В состав датчика 4 действующего значения напряжения введен генератор 27 импульсов, управляемый напряжением, Благодаря этому и введению конденсатора 25 обеспечивается работа транзисторов первого регу; лирующего.элемента 1 в ключевом режиме в течение всего периода напряжения питания. 1 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано преимущественно для питания различного родарадиоэлектронной аппаратуры с обеспечением ее защиты от аварийных перенапряжений,Известен стабилизатор переменногонапряжения, который содержит первый ивторой регулирующие элементы, состоящийиз силовых транзисторов, датчик амплитуды напряжения в виде первого двухполупериодного выпрямителя без фильтра, датчикдействующего значения напряжения, вы- .полненный на преобразователе, элементсравнения, выполненный на компараторе,второй двухполупериодный выпрямитель, атакже первый и второй диоды, при этомсиловые выводы первого регулирующегоэлемента включены между шиной питанияпеременного тока и выходной шиной, входдатчика амплитуды напряжения присоединен к шине питания и общей шине, первыйвывод выхода датчика амплитуды соединенчерез включенные последовательно элемент сравнения и первый диод с первымвыводом управляющего входа первого регулирующего элемента, вход второго двухполупериодного выпрямителя присоединенпараллельно:первому регулирующему элементу, первый полюс второго выпрямителяподключен к силовому входу второго регулирущего элемента, например, к эмиттерур-и-р-силовоготранзиатора, силовой, выходвторого регулирующего элемента (коллектор транзистора) через второй диод соединен с первым выводом управляющего входа, первого регулирующего элемента, второйполюс второго двухполупериодного выпрямителя соединен с вторым выводом выходадатчика амплитуды, вторым выводом выхода датчика действующего значения напряжения и вторым выводом управляющеговхода первого регулирующего элемента,при этом вход датчика действующего значения напряжения присоединен к выходнойшине и общей шине, а первый вывод выходадатчика присоединен к управляющему входу второго регулирующего элемента.Силовые транзисторы в первом регулирующем элементе в процессе стабилизацииработают в активном режиме в течение части каждого полупериода переменного напряжения питания, Это приводит кпонижению КПД,Цель изобретения - повышение КПД,Поставленная цель достигается тем,что в стабилизатор переменного напряжения введен конденсатор, во второй регулирующий элемент . - . дифференциальныйусилитель, а в датчик действующего.значе 1015202530 иия напряжения- генератор импульсов, управляемый напряжением, при этом конденсатор подключен к выходу второго двухполупериодного выпрямителя, выход дифференциального усилителя соединен сбазой силового тоанзистора во втором регулирующем элементе, инвертирующий вход дифференциального усилителя соединен с управляюЩим входом второго регулирующего элемента, а неинвертирующий вход дифференциального усилителя - с выходомкомпаратора в элементе сравнения, генератор импульсов, управляемый напряжением,включен между выходом преобразователя и первым выводом выхода датчика действующего значения напряжения.На фиг, 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого стабилизатора переменного напряжения; на фиг,2 - временные диаграммы напряженияПредлагаемый стабилизатор переменного напряжения содержит первый 1 и второй 2 регулирующие элементы на силовых транзисторах, датчик 3 амплитуды напряжения а виде первого двухполупериодного выпрямителя без фильтра, датчик 4 действующего значения напряжения. элемент 5 сравнения на. компараторе, второй двухполупериодный выпрямитель 6, а такжепервый 7 и второй 8 диоды, При этом силовые выводы первого регулирующего элемента включены между шиной 9 питанияпеременного тока и выходной шиной 10, входдатчика амплитуды напряжения присоединен к шине питания и общей шине 11, а первый вывод 12 выхода датчика 3 амплитуды соединен через включенные последова 40 4550 55 тельно элемент 5 сравнения и первый диод 7 с первым выводом 13 управляющего входа первого регулирующего элемента 1. Вход второго двухполупериодного выпрямителя 6 присоединен параллельно первому регу- лирующему элементу 1. Первый полюс 14 второго выпрямителя б подключен к силовому входу второго регулирующего элемента 2 к эмиттеру р-и-р-силового транзистора 15), Силовой выход второго регулирующего элемента 2 (коллектор транзистора 15) через второй диод 8 соединен с первым выводом 13 управляющего входа первого регулирующего элемента 1. Второй полюс 16 второго двухполупериодного выпрямителя б соединен.с вторым выводом 17 выхода датчика 3 амплитуды, вторым выводом 18 выхода датчика 4 действующего значения напряжения и вторым выводом 19 управляющего входа первого регулирующего элемента 1. Вход датчика 4 действующего значения напряжения присоединен к выходной шине 10 и об- щей шине 11, а первый вывод 20 выходатранзисторы в регулирующем элементе 1 " удержиЬаются в состоянии насыщения в интервалах фазовых углов (-а+ Кл, а+ Кл) и запираются в интервалах фазовых углов 5 (а+ 1(я;-а+(1(+ 1). При этом падениенапряжения Е 1 на регулирующем элементе имеет вид биполярных импульсов (фиг, 2 г), а амплитуда выходного напряжения Евых на. шинах 10 и 11 не превышает заданного мак- .10 симального значения Е(фиг, 2 ж), Напряжение Е 1 выпрямляется двухполупериоднымвыпрямителем 6. Фильтрация переменной составляющей обеспечивается конденсатором 25. В результате на выводе 14 и на 15 конденсаторе 25 появляется квазипостоян,ное напряжекие Е 14(фиг. 2 д), Его величина зависит как от амплитуды напряжения Еп питающей сети, так и от длительности интервала (а+ 1(л: - а+ к( К+ 1 )1 запертого 20 состояния регулирующего элемента 1. Напряжение Е 14 поступает ка эмиттер силового р-и-р-транзистора 15 в регулирующемэлементе 2.На выходе преобразователя 21 образу 25 ется квазипостоянное напряжение Е 1, прона шинах 10 и 11. Это напряжение в генера-, торе 27 преобразуется в последователь ность импульсов Е 27, частота которыхзависит от величины Е 21(фиг. 2 е). Информация о величине действующего значения напряжения Е,ы, таким образом заложена в величине этой частоты.35 Импульсы Е 22 от выхода компаратора 22поступают нэ неинвертирующий вход дифференциального усилителя 26 в регулирующем элементе 2. Этим достигается запирание транзистора 15 в течение интер 40 45 чем амплитуда импульсов Е 27 на выходе генератора 27, В результате импульсы Е 2 т поступают после усиления в инвертирующем дифференциальном усилителе 26 на базу транзистора 15 только в интервале фазовых 50 датчика - к управляющему вхбду второго регулирующего элемента 2. В составе датчика 4 имеется преобразователь 21, Эле-, мент 5 сравнения состоит из компаратора 22, источника 23 опорного напряжения и усилителя 24 мощности.Кроме того, в устройство введен конденсатор 25, во второй регулирующий элемент 2 - дифференциальный усилитель 26, а в датчик 4 действующего значений напряжения - генератор 27 импульсов, управляемый напряжением, При этом конденсатор 25 включен между полюсами 14 И 16 второго выпрямителя б. Выход дифференциального усилителя 26 соединен с базой р-и-р-транзистора 15 в элементе 2. Инвертирующий вход дифференциального усилителя 26 соедикен с управляющим входом указанного элемента и с выводом 20, а неинвертирующий вход - с выходом элемента 5 сравне ния. Генератор 27 импульсов, управляемый напряжением, включен между выходом преобразователя 21 и первым выводом 20 выхода датчика 4.Элементы 1, 3 - 6 и 21 могут быть выполнены по известным схемам.Трансформатор, имеющийся в составе датчика 4, обеспечивает гальваническую развязку.Дифференциальный усилитель 25 может быть выполнен на операционном усилителе.Генератор 27 импульсов, управляемый напряжением, может быть построен на операционных усилителях, работающих в режиме преобразования напряжения в частоту.Предлагаемый стабилизатор переменного напряжения работает следующим об-, разом.При подаче переменного синусоидального напряжения питания Еп на шины 9 и 11 на выходном выводе 12 датчика 3 амплитуды (относительно выходного вывода 17) появляется напряжение Е 12 в виде положительных полуволк синусоиды (фиг.2 а,б). Напряжение Е 12 поступает на инвертирующий вход компаратора 22 в элементе 5 сравнения, где сравнивается с опорным напряжением Е 2 з, поступающим от источника 23 на неинвертируемый вход компаратора. На выходе компаратора 22 в этих условиях появляются импульсы с уровнем "1", существующие в интервалах фазовых углов от - а+ 1(й до а+ Кл, где К = О, 1, 2, , Эти импульсы после усиления в -55неинвертирующем усилителе 24 мощности поступают в виде напряжения Е 5 на выход элемента 5 и через диод 7 на базы силовых транзисторов в регулирующем элементе 1 (фиг. 2 в). Под действием напряжения Е 5 порциокальное действующему значению переменного выходного напряжения Евых валов фазовых углов, пока силовые транзисторы в регулирующем элементе 1 насыщены, Импульсы Е 22 и Е 5 при этом синхронны (фиг, 2 в, з), Для этого амплитуда импульсов Е 22 устанавливается большей,углов а+(л; - а + + 1 ) 4, как показано на фиг; 2 б-ж. Этими импульсами обеспечивается отпирание ка указанном интервале транзистора 15 и силовых транзисторов регулирующего элемента 1, так что форма выходного напряжения Евцх приобретает вид, показанный на фиг. 2 ж,Силовье транзисторы в регулирующем элементе 1 работают в ключевом режиме в течение всего периода напряжения сети,, Ееыхги 1Составитель В.Уансвииктор .Л,Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор Т,Пали Заказ М 5 . Тираж Подпйсное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 что обеспечивает повышение КПД(до 80 %). При этом увеличение действующего значения выходного напряжения Евых относительно номинала сопровождается уменьшением частоты следования импульСов .Е 27 5 (при постоянной длительности) на выходе генератора 27 до тех пор, пока выходное напряжение не станет равным номиналу. Наличие амплитудного ограничения выходного напряжения обеспечивает защиту на грузки от перенапряжения. Конденсатор 25 во время действия импульсов Е 5 и Еп разряжается, а в интервалах между ними заря-. жается, обеспечивая ограничение скорости .нарастания напряжения на коллекторах си ловых транзисторов в регулирующем элементе 1 при запирании, Как следствие, достигается коррекция траектории выключения силовых транзисторов, что способствует повышению надежности стабилизатора. 20Формула изобретенияСтабилизатор переменного напряжения по авт. св, М 1631526, о т.л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД, введен конденсатор, во второй регулирующий элемент введен дифференциальный усилитель, а в датчик действующего значения напряжения введен, генератор импульсов, управляемый напряжением, при этом конденсатор подключен к выходу второго двухполупериодного выпрямителя, выход, дифференциального усилителя соединен с базой силового транзистора во втором регулирующем элементе, инвертирующий вход дифференциального усилителя соединен с управляющим входом второго регулирующего элемента,неинвертирующий вход дифференциального усилителя соединен с выходом компаратора в элементе сравнения, причем генератор импульсов, управляемый напряжением, включен между выходом преобразователя и первым выводом выхода датчика действующего значения напряжения.