Стабилизатор постоянного напряжения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 24.05.77 (21) 2489270/24-07-присоединением заяв Государственный кветет СССР по делам изобретений и открытий(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННО Изобретение относится к электротехникеи предназначено для использования в качестве вторичного источника электропитанияаппаратуры различного назначения,Известен стабилизатор напряжения, содержащий силовую часть (переключающие 5транзисторы, выходной трансформатор, выпрямитель, фильтр), узел управления, датчики тока и регулятор напряжения с узломвольт-секундного выравнивания 11 .Недостатком известного стабилизатораявляется низкий КПД и сложность схемы.Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий силовой блок, выполненный на базе полупроводникового инвертора с переключающими транзисторами и выходным трансформатором,датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, через одну часть первичной цепи которого, выполненной в виде отдельнойобмотки, вторичная обмотка выходного трансформатора подключена к входу выпрямителя с фильтром, выходом подсоединенного квыходам для подключения нагрузки, черездругую часть первичной цепи трансформатора тока первичная цепь выходного трансформатора включена между коллекторами переключающих транзисторов полупроводникового инвертора, а вторичная. цепь трансформатора тока соединена с нагрузочным резистором, управляющий блок, состоящий из задающего генератора, выход которого соединен с входом счетного триггера, выходами подключенного к первым входам двух схем совпадения, выходы которых соединены с базами переключающих транзисторов, и регулятор напряжения с блоком вольт-секундного выравнивания, с усилителем сигнала ошибки, входом, подключенным к одному из выводов для подключения нагрузки, делителем напряжения на резисторах, двумя пиковыми детекторами, входы которых соединены с нагрузочным резистором, а выходы подсоединены к суммирующему резистору, и широтно-импульсный модулятор, первым входом соединенный с выходом задающегогенератора 12. Недостатком такого стабилизатора посто янного напряжения является низкая точность вольт-секундного выравнивания из-за инерционности схемы.Целью изобретения является повышениеточности вольт-секундного выравнивания стабилизатора постоянного напряжения.Для этого в стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем силовой блок, выполненный на базе полупроводникового инвертора с переключающими транзисторами и выходным трансформатором, датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, через одну часть первичной цепи которого, выполненной в виде отдельной обмотки, вторичная обмотка выходного трансформатора подключена к входу выпрямителя с фильтром, выходом подсоединенного к выходам дляподключения нагрузки, через другую часть первичной цепи трансформатора тока первичная цепь выходного трансформатора включена между коллекторами .переключающих транзисторов полупроводникового инвертора, а вторичная цепь трансформатора тока соединена с нагрузочным резистором, управляющий блок, состоящий из задающего генератора, выход которого соединен с входом счетного триггера, выходами подключенного к первым входам двух схем совпадения, выходы которых соединены с базами переключающих транзисторов, и регулятор напряжения с блоком вольт-секундного выравнивания, с усилителем сигнала ошибки, выходом подключенным к одному из выводов для подключения нагрузки, делителем напряжения на резисторах, двумя пиковыми детекторами, входы которых соединены с нагрузочным резистором, а выходы подсоединены ксуммирующему резистору, и широтно-импульсный модулятор, первым входом соединенный с выходом задающего генератора, врегулятор напряжения введен делитель из четырех резисторов и дополнительный широтно-импульсный модулятор, выход которого соединен со вторым входом одной из схем совпадения, первый вход соединен с выходомзадающего генератора и первым входом основного широтно-импульсного модулятора, а второй вход соединен.с первым выводом первого резистора делителя напряжения, вторым выводом подсоединенного к обшей точке схемы стабилизатора и вторым выводомвторого резистора делителя напряжения, пер 101520 25 30 3540 45 50 55 вый вывод которого соединен с выходом усилителя сигнала ошибки и вторым выводом третьего резистора делителя напряжения, первый вывод которого соединен со вторым входом основного широтно-импульсного модулятора, выходом подсоединенного ко второму входу второй схемы совпадения, и вторым выводом четвертого резистора делителя напряжения, первый вывод которого соединен со средней точкой суммирующего резистора.На чертеже представлена функциональная схема стабилизатора постоянного напряжения.Стабилизатор постоянного найряжения содержит силовой блок, выполненный на базеполупроводникового инвертора с переключающими транзисторами 1, 2 и выходным трансформатором 3 с первичными обмотками4, 5 и вторичной обмоткой 6,.один вывод которой соединен с первым выходным выводом выпрямителя 7 с фильтром, выходом подсоединенного к выводам для подключения нагрузки; управляющий блок, состоящий из задающего .генератора 8, выход которого соединен с входом счетного триггера 9, выходами подсоединенного к первым входам схем совпадения 10 и 11; датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока 12 с первичными обмотками 13 и 14, компенсирующей обмоткой 15 и выходной обмоткой 16 с нагрузочным резистором 17; регулятор напряжения, состоящий из двух широтно-импульсных модуляторов 18 и 19, первые входы которых соединены с выходом задающего генератора 8, а выходы подсоединены ко вторым входам схем совпадения 11 и 10 соответственно, делителя напряжения из четырех резисторов 20, 21, 22, 23, усилителя сигнала 24 ошибки, пиковых детекторов 25 и 26 разной полярности, входы которых соединены с нагрузочным резистором 17, а между выходами включен суммирующий резистор 27, средняя точка которого соединена с одним из выводов резистора 23, второй вывод резистора 23 соединен со вторым входом широтно-импульсного модулятора 19 и одним из выводов резистора 22, второй вывод резистора 22 соединен с выходом усилителя сигнала ошибки 24 и одним из выводов резистора 21, второй вывод резистора 21 соединен со вторым входом широтно-импульсного модулятора 18 и одним из выводов резистора 20, второй вывод которого соединен с обшей точкой схемы,Стабилизатор напряжения работает следующим образом.При включении стабилизатора импульсы с удвоенной частотой преобразования с задающего генератора 8 поступают на вход счетного триггера 9 и на первые входы широтно- импульсных модуляторов 18 и 19, С выходов счетного триггера 9 прямоугольные импульсы со скважностью х =2 поступают на входы схемы 10 и 11 совпадения, которые управляют переключающими транзисторами 1 и 2.Выходное напряжение стабилизатора сравнивается с опорным и усиливается усилителем сигнала 24 ошибки. Усиленный сигналошибки поступает в точку соединения резисторов 22 и 21. Резисторы 20, 21 и 22, 23образуют два идентичных делителя напряжения.При увеличении (уменьшении) выходного напряжения на выходе стабилизатора увеличивается (уменьшается) напряжение сигнала ошибки на выходе усилителя сигнала ошибки. Это напряжение, поделенное двумя идентичными делителями на резисторах 20, 21 и 22, 23, подается на входы двух идентичных широтно-импульсных модуляторов 18 и 19. Соответственно уменьшается 1 увелибб 1528 увеличивается, Таким образом происходит выравнивание по длительности импульсов напряжения, прикладываемых к первичным обмоткам 4 и 5 силового трансформатора 3, 5. т, е. вольт-секундное выравнивание.Повышение точности вольт-секундноговыравнивания позволяет повысить надежность стабилизатора и расширить диапазон регулирования. Это позволяет использовать данный стабилизатор в условиях больших по сравнению с прототипом изменений входных напряжений и токов нагрузки, что расширяет функциональные возможности стабилизатора.Данный стабилизатор может быть с ус пехом использован в аппаратуре дальнейсвязи с частотным или временным уплотнением и другой аппаратуре, требующей высоконадежного источника электропитания, работающего в условиях значительных изменений входного напряжения и токов нагрузФормула изобретения чивается) длительность импульсов на выходах широтно-импульсных модуляторов, а также импульсов, подаваемых со схем 1 О и 11 совпадения на переключающие транзисторы 1 и 2, что приводит к уменьшению (увеличению) уровня выходного напряжения стабилизатора и приведению его до номинала, Таким образом осуществляется стабилизация выходного напряжения стабилизатора.В случае возникновения вольт-секундной асимметрии, вызванной, например, различным временем рассасывания неосновных носителей в переключающих транзисторах и 2, происходит увеличение тока намагничивания выходного трансформатора, возрастание коллекторного тока одного из переключающих транзисторов 1 или 2, появление на выходах пиковых детекторов 25 и 26 разных по абсолютчому значению напряжений. При этом напряжение в средней точке суммирующего резистора 27 становится отличным от нуля, а полярность этого напряжения указывает., в каком из полупериодов происходит увеличение амплитуды тока намагничивания, Благодаря тому, что выходное сопротивление усилителя сигнала ошибки мало и может быть доведено до сколь угодно малой величины, напряжение на резисторе 20, пропорциональное величине сигнала ошибки, не зависит от величины напряжения на средней точке суммируюшего резистора 27, являюшегося сигналом асимметрии. В свою очередь,напряжение в точке соединения резисторов 22 и 23 оказывается равным сумме двух напряжений: напряжения сигнала ошибки, равного напряжению в точке соединения резисторов 20 и 21 и напряжению сигнала асимметрии, Это напряжение складывается с напряжением сигнала ошибки на делителе, состоящем из резисторов 22 и 23 таким образом, что напряжение в точке соединения этих резисторов становится меньше или больше напряжения в точке соединения резисторов 21 и 22 на величину, пропорциональную сигналу асимметрии. При этом на вход широтно-импульсного модулятора 18 подается напряжение, пропорциональное только сигналу ошибки, а на вход широтно-импульсного модулятора 19 подается напряжение, пропорциональное алгебраической сумме сигналов ошибки и асимметрии. На выходе широтно- импульсного модулятора 18 длительность импульса остается такой же, как до возникновения вольт-секундной асимметрии, а на выходе широтно-импульсного модулятора 19 длительность импульса уменьшается или увеличивается, в зависимости от того, в каком из полупериодов произошло увеличение тока намагничивания трансформатора 3, вызыванное, например, разным временем рассасывания неосновных носителей в переключающих транзисторах 1 и 2, Длительность импульса на выходе схемы 1 О совпадения, вход которой соединен с выходом широтно-импульсного модулятора 19, тоже уменьшается или 25 30 35 До 45 50 55 Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий силовой блок, выполненный на, базе полупроводникового инвертора с переключающими транзисторами и выходным трансформатором, датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, через одну часть первичной цепи которого, выполненной в виде отдельной обмотки, вторичная обмотка выходного трансформатора подключена к входу выпрямителя с фильтром,выходом подсоединенного к выводам для подключения нагрузки, через другую часть первичной цепи трансформатора тока первичная цепь выходного трансформатора включена между коллекторами переключающих транзисторов полупроводникового инвертора,а вторичная цепь Трансформатора тока соединена с нагрузочным резистором, управляюший блок, состоящий из задающего генератора, выход которого соединен с входом счетного триггера, выходами подключенного к первым входам и двух схем совпадения, выходы которых соединены с базами переключаюших транзисторов и регулятор напряжения с блоком вольт-секундного выравнивания, с усилителем сигнала ошибки, входом, подключенным к одному из выводов для подключения нагрузки, делителем напряжения на резисторах, двумя пиковыми детекторами, входы которых соединены с нагрузочным резистором, а выходы подсоединены к суммируюшему резистору, и широтно-импульсный модулятор, первым входом соединенный с выходом задающего генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности вольт-секундного выравнивания, в регулятор напряжения введен делитель из четырех резисторов и дополнительный широтно-импульсный модулятор, выход которого соединен со вторым входом одной из схем661528 7 совпадения, первый вход соединен с выходом задающего генератора и первым входом основного широтно-импульсного модулятора, а второй вход соединен с первым выводом первого резистора делителя напряжения, вторым выводом подсоединенного к общей точке схемы стабилизатора и вторым выводом второго резистора делителя напряжения, первый вывод которого соединен с выходом усилителя сигнала ошибки и вторым выводом третьего резистора, делителя напряжения, первый выход которого соедийен со вторым входом основного широтно-импульсного мо 8дулятора, выходом подсоединенного ко второму входу второй схемы совпадения, и вторым выводом четвертого резистора делителянапряжения, первый вывод которого соеди 5 нен со средней точкой суммирующего резистора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Патент США3660750, кл, 321 в ,19692, Заявка СССР2362607/07, 1976, покоторой получено положительное решение овыдаче авторского свидетельства,Мор вая те О. Луго014венного коми ретений и о 35, Раушская г, Ужгород,4/5 ктная, Состав Текред Тираж И Государст делам изоб Москва, Ж - П Патент,никина Кор Подектор О, Билакписное СР тета ССкрытийнаб.,л Про