Стабилизатор постоянного тока

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное ы авт. свил-ву 1) М. Кл. 6 05 Ъ 1/56 22 влено 17,11,75 (21) 2189213/24-0 еое заявки с присоедине (23) Приорите (43) Опублиы ооудоротееооый комитет6 оеете Моооетроо ССОФоо деди оеобретеоойо отерытой ано 050278,5 еоллетень ло(72) Авторы изобретения Э.Курчи Б.Хреляц и Г.Л.Терехо енинградский электротехнический институт свя им. проф. М.А.Бонч-Бруевича) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТО ляется повышеагрузки и надежИзобретение относится к устройствам стабилизации. постоянного тока,и может быть использовано,в качестве источника питания аппаратуры связи, устройств автоматики и систем заряда накопительных конденсаторов.Известен транзисторный стабилиза" тор с автокомпенсационной системой управления 1 .Однако он недостаточно надежен и сложен, требует установки нелинейных корректирующих звеньев в связи с не- линейной зависимостью между током нагрузки и частотой инвертирования, кроме того, инерционен и склонен к автоколебаниям.Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизатор постоянного тока, содержащий полупроводниковый двухтактный инвертор, управляющий вход каждого из двух плеч которого соединен через балластный резистор с соответствующим выходом задающего генератора, питающий источник, подключенный к питающему входу каждого иэ укаэанных плеч инвер тора через последовательно соединенные полуобмотку дросселя и одну иэ первичных обмоток выходного трансформатора инвертора,один иэ выводов вторичной обмотки котороГо подКлючен кпервому выводу выпрямителя со стороны переменного тока, соединенного выводами со стороны постоянного тока сП-образным С, -фильтром, которыйпервым выходным выводом подсоединенк одному из выводов для подключениянагрузки 12. Однако и этот стабилизаторимеет малую надежность в связи со10 всплесками тока нагрузки в момент переключения полярности инвертора, переменную амплитуду и крутизну фронтасинхронизирующих импульсов, зависящуюот режима нагрузки. Результатом этогот является необходимость увеличения отбираемой иэ силовой цепи мощности иограничения импульсов синхронизации,невозможность плавного регулированиятока нагрузки и низкую стабильность20 выходного тока,Целью изобретения явние стабильности тока нности стабилизатора.Поставленная цель достигается тем,25 что в стабилизаторе постоянного тока,содержащем полупроводниковый двухтактный инвертор, управляющий входкаждого иэ двух плеч которого соединенчерез балластный резистор с соответстЗ 0 вующим выходом задающего генератора,питающий источник, подключенный к питающему входу каждого из укаэанных плеч инвертора через последовательно соединенные полуобмстку дросселя и одну из первичньи обмоток выходного трансформатора инвертора, один иэ выводов вторичной обмотки которого подключен к первому выводу выпрямителя со стороны переменного тока, соединенного выводами со стороны постоянного тока с П-образным ,С-фильтром, кото рый первым выходным выводом подсоединен к одному из выводов для подключения нагрузки, новым является то, что другой вывод вторичной обмотки выход" ного трансформатора инверторз подклю,чен ко второму выводу выпрямителя со стороны переменного тока через первый дополнительно введенный резистивный даъ чик тока,ПФаллельно которому йодключе-, на первичная обмотка дополнительно вве 4 ф денного измерительного трансформатора, вторичная обмотка которого имеет среднюю точку и через дополнительно введенные диоды подключена своими концами к двум дополнительно Яб введенным резистивным делителям напряжения, одно иэ плеч каждого из которых шунтирует соответствующее плечо дополнительно введенного блока для сравнения и синхронизациивход 30 которого подключен к дополнительно введенным и соединенным последовательно выходами источнику эталонного напряжения и усилителю сигнала ошибки, соединенному входом с выводами второго р дополнительно введенного резистивного датчика тока, с помощью которого второй выходной вывод П-образного 1.0 -фильт" ра подсоединен к другому выводу для подключения нагрузки, причем каждый из двух выходных выводов блока для сравнения и синхронизации соединен с соответствукщим из входов задающего генератора.На чертеже представлена принципи" альная электрическая схема стабилизатора постоянного тока.Стабилизатор содержит полупроводниковый двухтактный инвертор, выполненный на транзисторах 1 и 2 по нулевой схеме, В коллекторные цепи транзисторов 1 и 2 включены полуобмотки дросселя 3, причем такимобразом,что постоянное псдмагничивание дросселя отсутствует. Сигналы управления полупроводниковым двухтактным инвертсрсм поступают от задающего генератора 4, выполненного по схеме Ройера, способ. ного работать как в автоколебательнсм режиме, так и в режиме внешней синхронизации. В цепях управления 60 транзисторами 1 и 2 полупроводниково. го двухтактного инвертора стоят балластные резисторы 5 и 6, а также дис ды 7 и 8, служащие для исключения сквозных токов короткого замыкания. 651 Так как нагрузки полупроводникового.двухтактногс инвертора из-эа наличия дросселя 3 имеют индуктивный характер, встречно-параллельно транзисторам 1 и 2 включены диоды 9 и 10 встречного тока.Нагрузка 11 стабилизатора подключена к полупроводниковому двухтактному инвертору через выходной трансформатор 12 полупроводникового двухтактногоинвертора и выпрямитель, выполйенййй на диодах 13-16, с П-образным ЬС- фильтром, состоящим иэ конденсаторов 17, 18 и дросселем 19.Во вторичной обмотке выходного траМ.сформатора 12 установлен первый дополнительно введенный реэистивный датчик 20, Напряжение с резистивного датчика 20 трансформируется дополнительно введенным измерительным трансформатс., ром 21, выпрямляется дополнительно . введенными диодами 22 и 23 и прйкладывается к двум дополнительно введенным резистивным делителям 24, 25 напряжения и 26, 27, одно иэ плеч каждо" го из которых шунтирует соответствующее плечо дополнительно введенного блока для сравнения и синхронизации, выполненное в виде аналога двухбаэового диода на транзисторах 28 и 29, 30 и 31. Блок для сравнения и синхронизации предназначен для сравнения напряжений на резисторах 25 и 27 с источником 32 эталонного напряжения, включенного последовательно с усилителем 33 сигнала ошибки. Сигнал на выходе усилителя 33 выделяется на резисторе 34 и зависит от величины отклонения тока нагрузки, которая оце. нивается с помощью включенного последовательно с нагрузкой второго доползнительно введенного резистивного датчика 35, В момент равенства выше укаэанных напряжений блок для.сравнения и синхронизации формирует синхроимпульс на одном иэ эмиттерных резисто ров 36 или 37 аналогов двухбазовых диодов, которые служат для синхронизации задающего генератора 4.Устройство работает следующим образом.В момент включения задающий генератор 4 начинает работать в режиме самовозбуждения и отпирает один иэ тран зистсрсв инвертсра, например 2. Ток через линейный дроссель 3 возрастает, и на токовом резистивном датчике 20 появляется линейно нарастающее напряжение, которое трансформируется измерительным трансформатором 21 и через один из выпрямительных диодов 22(23) прикладывается к делителю напряжения, например 24, 25. Напряжение, иэмеряе. мое относительно средней точки делителя 24, 25, сравнивается с суммой напряжений эталонного нстсчника 32 и усилителя 33 , В момент, когда абсоФормула изобретения Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР 9170554, кл,й 05 Р 1/68, 1964. 60 2, Авторское свидетельство СССР М 437055, кл, Сс 05 ) 1/46, 1970.лютная величина напряжения эмиттера транзистора 28 станет больше сукины этих напряжений транзистор 28 приоткры. вается, что вызывает отпирание транзистора 29 и выделение на резисторе 365 импульса синхронизации задающего генератора 4, величина которого равна напр Пряжению эталонноГЬ источника 32. Это приводит к изменению полярности напряжения на выходе задающего генератора 4 и эапиранию транзистора 2 инвертора 1 О и отпиранию транзистора 1. Полярность напряжения на линейном дросселе 3 меняется на противоположную, и накопленная в дросселе энергия возвращается в иаточник через диод 10 до тех пор, пока 15 ток второй полуобмотки дросселя не сйадет до нуля. Затем полярность тока во второй полуобмотке дросселя 3 меняется на противоположную, и ток снова нарастает до следующего момента 3) синхронизации. Изменение сопротивления нагрузки или входного напряжения приводит к,изменению скорости нарастания тока дросселя 3, а следовательно, и напряжения на резистивном датчике 20, т.е. частоты инвертирования напряжения. При уменьшении сопротивления нагрузки или увеличении входного напряжения частота инвертирования растет. При увеличении сопротивления нагрузки или уменьшении входного напряжения - снижается, Это приводит к перераспределению напряжений между линейным дросселем и нагрузкой. 1 аким образом, амплитуда линейно нарастающего тока остается постоянной при различных возмущающих воздействиях, а следовательно, остается постоянным и его среднее значение, равное току нагрузки.40 Э результате активных потерь в транзисторах инвертора, дросселе, трансформаторе и выпрямителе а также конечного временипереключения полупроводниковых элементов, стабильнссть тока нагрузки при сравнении напряже" ния на резистивных делителях 24, 25 (26, 27) толькЬ с напряжением эталонного источника 32 будет невысока. Для коррекции эталонного источника 32, в соответствии с уходом тока нагрузки служит уислитель сигнала оши бки 33, выделяющий и усиливающий разность действительного тока нагрузки, протекающего по реэистивному датчику 35, включенному последовательно с нагруз" кой 11, и заданного. Это дает возможность значительно повысить козффициент стабилизации, сохранив высокое быстродействие и устойчивость стабилизатора. Стабилизатор постоянного тока, соцержащий полупроводниковый двухтактный инвертор, управляющий вход каждого иэ двух плеч которого соединен через балластный резистор с соответствующим выходом задающего генератора, питающий источник, подключенный к пи.тающему входу каждого иэ указанных плеч инвертора через последовательно соединенные полуобмотку дросселя и одну иэ первичных обмоток выходного трансформатора инвертора, один иэ выводов вторичной обмотки которого подключен к первому выводувыпрямителя со стороны переменного тока, соединенного выводами со стороны постоянного тока с П-образным С-фильтром, который первым выходным выводом подсоединен к одному из выводов для подключения нагрузки, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения стабильности тока нагрузки и надежности стабилизатора, другой вывод вторичной обмотки выходного трансформатора инвертора подключен ко второмувыводу выпрямителя со стороны переменного тока через первый дополнительно введенный резистивный датчик тока,параллельно которому подключена первичная обмотка дополнительно введенного измерительного трансформатора, вторичная обмотка которого имеет среднюю точку и через дополнительно введеннйе диоды подключена своими концами к двум дополнительно введенным реэистивным делителям напряжения, одно из плеч каждого из которых шунтирует соответствующее плечо дополнительно введенного блока для сравнения и синхронизации, вход которого подключен к дополнительно введенным и соединен ным последовательно выходами источни; ку эталонного напряжения и усилителю сигнала, ошибки, соединенному входом с выводами второго дополнительно вве-, денного резистивного датчика тока, с помощью которого второй выходной вывод П-образного ЬС-Фильтра подсоединен к другому выводу для подключения нагрузки, причем каждый из двух выходных выводов блока для сравнения и синхронизации соединен с соответствующими из входов задающего генера" тора.591845 Сост ави тель С . Горбачев а Техред И.Климко Корректор А, Власенко Редактор И,Тимофеева Заказ.589/41 Тираж 1033 Подписное ЦНИИЛИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий 113035, москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ЛПЛ патент, г.ужгород, ул. Проектная,4