Стабилизатор напряжения постоянного тока

Союз СоаетскнкСоцмалнстическинРеспублик АВТОРСКО ВИДЕ ТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к вт 2)Заявле 5.07,77 (2 503338/24-07(51) М Ь 05 1/56 с нрисоедннением заивкн .% неннье наинтСССРм нзобретеннй тнрытнй(54) СТЛ БИЛИЗА ТОР НА 1Изобретение относится к области элек- .тротехники и может быть использот 1 анов цепях питания различной радиотехнической аппаратуры.Известны стабилизаторы.напряжепостоянного тока 11112 1.Первое из известных устройств содержит трансформатор, основной выпрямитель,вольтодобавочный выпрямитель и блок дляупра аления,Второе из известных устройств, являющееся наиболее близким техническим решением к данному изобретению, содержитрегулирующий орган, вход которого подключен к дополнительному источнику напра 15жения, а управляющий вывод - к выходублока управления, входом подключенногок выходным выводам, вольтодобавочныйтрансформатор, к одной из вторичных обмоток которого подключен первый вьшряЮмитель с фильтром, второй выпрямитель,первый вход которого подключен к одному из выводов второй вторичной обмочки вольтодоба вочного трансформатора, а первый выход соединен с и р ым в водом цепочки из двух рези торов, конденсатор и резистор.Недостатком известных устройств является низкое быстродействие стабилиза-тора при скачкообразных изменениях входного напряжения и тока нагрузки,Белью изобретения является повышениебыстродействия стабилизатора при скачкообразных изменениях входного напряжения и тока нагрузки.Поставленная цепь достигается тем,что в известном стабилизаторе напряжения постоянного тока второй вход второго выпрямителя подключен к другому вь 1 воду второй вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора непосредственноа второй выход этого выпрямителя соединен с общей шиной и с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого подключена к точке соединения двухрезисторов указанной цепочки, второй вывод которой подключен ко входу блокауправлении, куда также подключен анодЬО.(. Одновременно будет подэакрывать -ся транзистор 7 и воздействовать на регулирующий орган таким образом, чтона нем будет увеличиваться падение напряжения и возрастание напряжения на выходе стабилизатора отклонится от экспоненциального закона и, достигнув величиныЬО (кривая "а) с некоторого момента 1начнет уменьшаться, принимая с заданной точностью первоначальное значение.При этом на регулирующем органе паде.ние напряжения возрастет на величинуЬО (кривая "в")необходимую для компенсации увеличения входного напряжения.При наличии дополнительного выпрямителя 12, одновременно с наличием положительного броска напряжения на выходевыпрямителя 4 вольтдобавки, будет иметьместо бросок напряжения Ь 0(кривая "д" ) 4 Она выходе дополнительного выпрямителя.При этом, в связи с тем, что постояннаявремени фильтра 13, 14 дополнительноговыпрямителя меньше постоянной временифильтра 5, 6, то конденсатор 14 фильтра 45успевает зарядиться, практически, до полной величины броска, Поэтому на входблока управления подается регулирующеевоздействие до того, как произошло сколько-нибудь существенное изменение напражения на выходе стабилизатора (опережающее регулирующее воздействие).Таким образом, на вход блока управления подается два регулирующих воз-,действия (с выхода стабилизатора и с выхода дополнительного выпрямителя 12),суммарное действие которых резко повышает крутизну регулирования. В реэулт тате напряжение на выходе стабилизатор 3 69дополнительно введенного стабилитрона,катод которого через резистор подключенк входному выводу.На фиг, 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемогостабилизатора, на фиг. 2-кривые, покаэываютцие изменения выходного напряжения стабилизатора при отсутствии дополнительного выпрямителя (кривая а") ипри его наличии (кривая "б).Стабилизатор содержит регулирующийорган 1 посредством которого изменяется величина напряжения на входе трансформатора вольтдобавки 2. Напряжениевольтдобавки выпрямляется двухполупериодным выпрямителем 3, состоящим извыпрямительных кодов 4 и фильтра 5, 6,Управление регулирующим органом 1 осуществляется блоком управления, собранном на транзисторе 7 и стабилитроне 8.Резистор 9 ограничивает напряжениев пепи питания стабилитрона.Резисторы 10 и 11 образуют базовыйделитель, посредством которого выбирается рабочая точка стабилизатора.Выпрямитель 1 2-дополнительный, который через ВС-фильтр 13, 14 и резистор 15 подключен к базе транзистораблока управления.Резистор 16 и стабилитрон 17 являются делителем напряжения, через которые входная клемма источника постоянного тока подключена также к базе транзистора блока управления,Резистор 18 условно обозначает входное сопротивление источника постоянноготока, а резистор 1 9 - эквивалентную нагрузку стабилизатора.Устройство работает следующим образом.Измерительно-усилительный орган реагирует на увеличение или уменьшение напряжения на выходе стабилизатора путемсравнения части выходного напряжения,которое снимается с резистора 10 и подается в базу транзистора 7, с опорнымнапряжением на стабилитроне 8 и сигналрассогласования передает на регулйрующий орган; который, соответственно, уменьшает плй увеличивает напряжение на входетрансформатора 2 вольтдобавки, тем самым поддерживая выходное напряжениестабилизатора с задан ой точностью,При резких скачках напряжения питающей сети или тока нагрузки, процесс восстановления вйходного напряжения стабилизатора носит характер затухающих ко-лебаний,17 4Рассмотрим процесс восстановления напряжения на выходе стабилизатора при скачкообразном изменении входного напряжения как при отсутствии дополнительного выпрямителя 12, так и при его наличии. При этом, для простоты графическихпостроений будем считать, что процессвосстановления напряжения на выходе завершается за одно колебание,Пусть в какой-то момент времени(фиг. 2) имеет место скачкообразноевозрастание напряжения на выходе источника переменного тока. При этом на выходе выпрямителя 4 вольтдобавки будетиметь место бросок напряжения д О,вызванный укаэанными выше изменениями.Учитывая наличие конденсатора 6 фильтра,напряжение на выходе стабилизатора будет увеличиваться по экспоненциальному о закону, стремясь возрасти на величину17 5 6918цуспевает измениться на величину А 04(кривая "б" ), значительно меньшую, ьи время восстановления первоначальногозначения выходного напряжения уменьшается на величину д 4.5Г 1 ри скачкообразном уменьшении напряжения на выходе источника переменного тока (момент времени 1 ) процессвосстановления напряжения на выходестабилизатора происходит аналогично вышеописанному, с той лишь разницей, чтов результате отработки падение напряжения на регулирующем органе уменьшаезся на величину Ь О (кривая в" и "г),необходимую для компенсации изменения 15входного напряжения,Г 1 ри этом выброс напряжения при наличии дополнительного выпрямителя ЬОбудет значительно меньше выброса ьОбез дополнительного выпрямителя, а время восстановления с дополнительным выпрямителем уменьшается на величину ЬПри скачкообразном изменении напряжения на выходе источника постоянноготока процесс восстановления напряженияна выходе стабилизатора происходит аналогично вышеописанному, с той лишь разницей, что дополнительное регулирующеевоздействие на вход блока управленияподается через делитель напряжения, сос 30тожпий иэ резистора 16 и стабилитрона17. Стабилитрон, в данном случае, улучшает передачу броска напряжения на входблока управления,При резких изменениях тока нагрузкипроцесс восстановления напряжения навыходе стабилизатора также происходитаналогично вышеописанному, так как приэтом происходит скачкообразное падение40напряжения на выходном сопротивленииисточника постоянного тока и на выходном сопротивлении и регулирующем органепо цепи переменного тока.Таким образом, при наличии дополнительного выпрямителя 12 и делителя45напряжения, состоящего из резистора 16и стабилитрона 1 7, значительно умень-.шается как амплитуда выброса так й время восстановления напряжения на выходе50стабилизатора, т, е. увеличивается быстродействие стабилизатора,Величина дополнительного (опережакщего) воздействия определяется необходимой коррекцией выходного напряжения55стабилизатора в части быстродействия,Как было сказано выше, для простотыграфических построений было принято, чтопроцесс восстановления выходного напряжения стабилизатора завершается эа одно колебание, В реальном стабилизаторе укаэанный процесс носит аппериодический характер.При этом, при наличии дополнительного выпрямителя 12 и делителя напряжения 16, 17, уменьшается амплитуда не только первого, но и всех последующих колебаний, что, в конечном счете, приводит к уменьшению количества колебаний и дает еще болыций эффект в части быстродействия стабилизатора. Формула изобретения Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий орган, вход которого подключен к дополнительному источнику напряжения, а управляющий вывод - к выходу блока управления, входом подключенного к выходным выводам, вольтодобавочный трансформатор, к одной из вторичных обмоток которого подключен первый выпрямитель с фильтром, второй выпрямитель, первый вход которого подклю-чен к одному иэ выводов второй вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, а первый выход соединен с пер. вым выводом цепочки из двух резисторов, конденсатор и резистор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия стабилизатора при скачкообразных изменениях входного напряжения и тока нагрузки, в нем второй вход второго выпрямителя подключен к другому выводу второй вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора непосредственно, а второй выход этого выпрямителя соединен с общей шиной и с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого подключена к точке соединения двух резисторов указанной цепочки, второй вывод которой подключен ко входу блока управления, куда также подключен анод дополнительно" введенного стабилитрона, катод которого через резистор подключен к входному выводу,Источники информации,принятые во. внимание при экспертизе.1. Грейвер Е. С. Ключевые стабилизаторы постоянного напряжения, М., Связь, 1970, с. 127.2. Авторское свидетельство СССР % 335681, кл, 6 05 1- 1/56, 1970.