Стабилизатор переменного напряжения

, С. Рой Авторызобретен ты дтябрьской революции и орденаТрудового политехнический институт им. С. М. Кирова (71) Заявитель омскии орденарасного Знамен АБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в генераторах калибраторах и других устройствах, где яеоб. ходимы стабилизаторы переменного напряже. ния с максимально возможным быстродействием и малым уровнем нелинейных искажений выходного напряженияИзвестно устройство, которое содержит усилитель мощности, вход которого подключенк выходу регулирующего органа, соединенного с выходом усилителя, электронный ключ, выход которого, шунтированный конденсатором, подключен к входу упомянутого уси лителя, а вход через дополнительный усилитель соединен с нагрузкой двухстороннего ограничителя напряжения, подключенного к выходу устройства, прй этом выход дополни. тельного усилителя подключен к управляющему входу электронного ключа через последо. вательно включенные фазоинвертор, дифференцирующую цепь и вспомогательный электронный ключ. Для повышения помехозащнщенности упомянутый конденсатор шунтирован электронным ключом, управляющий вход кофь й с уп торого через амплитудный детектор подключенс выходу вспомогательного усилителя 1.Недостатком данного стабилизатора являет.ся ограниченный иэ условий устойчивости коэффициент стабилизации импульсной системы5регулирования, что не позволяет получить достаточной стабильности выходного напряжения. Кроме того, релейный характер регули.рования вызывает необходимость дополнитель/ 1 Оных фильтров в усилителе постоянного регу.лирующего напряжения. Это снижает быстродействием цепи стабилизации и не позволяетстабилизировать быстрые флуктуации выходного напряжения,15Наиболее близким по технической сущностик предлагаемому является стабилизатор перменного напряжения содержащий регулирщий блок, входом подключенный к входноклемме, а выходом через усилитель мощнос- Мти - к выходной. клемме также через ограничитель подключен усилитель, выход кото.рого, через последовательно соединенные де.тектор с большой постоянной времени разрядая усилитель постоянного тока соединен875357 45 равляющим выводом регулирующего блока 12).Недостатком известного стабилизатора является низкое быстродействие его цепи стабилизации, обусловленное необходимостью фильт.ров в импульсной системе регулирования сдвунаправленным электронным ключом, чтоне позволяет стабилизировать быстрые флуктуации и изменения выходного напряжения.Кроме того, ограничение на коэффициент ста. 1 абилизации для импульсной системы регулирования не дает возможности получить достаточной стабильности выходного напряжения. Отсутствие разрядной цепи запоминающего кон.денсатора при спадах выходного напряжения 15ниже уровня ограничения приводит к длительной его задержке на этом уровне, а также книзкойпомехозащищенности стабилизатора,Цель изобретения - увеличение быстродей.ствия и повышение стабильности выходногонапряжения устройства,Поставленная цель достигается тем, что встабилизатор введены детектор с малой постоянной времени разряда, диодный ключ,усилитель-ограничитель и вспомогательный детек. дтор, причем вход детектора с малой постоянной времени разряда подключен к выходу усилителя, выход через диодный ключ - к выходу детектора с большой постоянной време.ни разряда, усилитель ограничитель включенмежду выходом усилителя и входом вспомогательного детектора, зарядный конденсаторпоследовательно соединен с конденсаторомдетектора с малой постоянной времени разряда.На фиг.,1 схематично представлен стабилиза35тор; нафиг,2 - диаграммы напряжения,Устройство содержит регулирующий блок 1,включенный между входной клеммой для,подключения источника входного напряженияи усилителем 2 мощности, к выходу которо.го через ограничитель 3 и усилитель 4 под.ключен детектор с большой постоянной времени разряда (диод 5, конденсатор 6), которыйчерез усилитель 7 постоянного тока 7 соеди.неи с управляющим входом регулирующегоблока 1, к выходу усилителя 4 подключен второй детектор с,малой постоянной времениразряда (диод.8, конденсатор 9, разрядныйрезистор 10), выход которого соединен с выходом детектора с большой постоянной времени разряда через диодный ключ 11, Крометого, к выходу усилителя 4 подключен черезусилитель-ограничитель 12 вспомогательный детек-,тор,выполненный на диоде 13, зарядном конденсаторе 14, который включен последовательно с конденсатором детектора с малым постояннойвремени разряда и разряд которого осуществляется через резистор 15. 4Стабилизатор работает следующим образом,Выходной синусоидальный сигнал (фиг. 2, а), прошедший через регулирующий блок 1 и уси. литель 2 мощности стабилизируется на уровне, заданном ограничителем 3. При превыше. нии данного уровня через ограничитель 3 про. ходят верхушки выходного сигнала (фиг. 2, б): По этому отсеченному сигналу замыкается обратная связь в цепи стабилизации, вследст. вие чего угол отсечки его зависит от коэффи. циента стабилизации. Затем "верхушки", уси. ливаются (фиг, 2 в) до уровня, необходимого. для нормальной работы двух амплитудных детекторов, подключенных к выходу усилителя 4, Выходной сигнал детектора с большой постоянной времени разряда (фиг. 2 г) является управляюшим напряжением регулируюпего блока 1, которое после усиления в усилителе 7 изменяет его коэффициент передачи так, чтобы стабилизировать выходное напряжение.Для устойчивой работы замкнутой системы автоматического регулирования, без потери информации о нестабильности выходного напряжения, а также повышения помехоэашишенности устройства, амплитудный детектор с боль. шой постоянной времени разряда необходимо разряжать за короткое время каждый период. Для этого введен второй детектор с малой постоянной времени, конденсатор 9 которого разряжается за период на величину напряже. ния Од открывания диодного ключа(фиг.2,д). Конденсатор 6 детектора 5 и 6 начинает быстро разряжаться через открытый ключ 11 и резистор 10, в результате чего с каждым приходом следующей "верхушки" сигнала информация обновляется, Разрядная цепь амплитудного детектора (8, 9, 10) рассчитывается на нижней частоте диапазона так, чтобы обеспечить разряд конденсатора 6 де. тектора (5, 6) на самой вершине сигнала. При этом модуляционные искажения, вносимые регулирующим блокомза счет пульсаций управляющего напряжения (фиг. 2 г), получаются минимальными и остаются в пределах допустимых для большинства случаев использования стабилизатора без дополнительных фильтров в цепи регулирования, Этим достигается максимально возможное быстродействие цепи стабилизатора на возрастание входного сигнала. Для повышения быстродействия при спадах входного напряжения, которое определяется разрядной цепью детектора (8, 9 и 10), в устройство введены усилитель-ограничитель 12 и вспомогательный детектор с частотно- зависимым выходным напряжением, Усиленные "верхушки", (фиг. 2 в) ограничиваются в усильтеле-ограничителе 12, лри этом угол отсечки 6 остается постоянным независимо отчастоты входного сигнала, Конденсатор 14 вспомогательного детектора подзаряжается каждый период частото-зависимым приращением напряжения ьО . Так как длительность импульса выходного сигнала ограничителя 12 пропорциональна периоду входного сигнала (начальные участок разряда конденсатора 14 за время этого импульса можно считать ли. нейным), то приращение ЬО (фиг. 2 е) будет пропорционально периоду входного сигнала. Ток подзаряда за счет приращенияАО про. текает через последовательно включенные конденсаторы 9 и 14, и осциллограмма выходного напряжения детектора с малой постоянной вре. мени приобретает вид, показанный на фиг. 2 ж. Теперь можно дополнительно уменьшить эту постоянную времени так, чтобы фазовый угол 9 был минимальным во всем частотном диапазо. не, Выходное напряжение основного детектора (фиг. 2 г) в этом случае остается одина 1 ковым в заданном диапазоне частот (Юасои 91) и нелинейные искажения минимальные.Таким образом, подключение второго детек. тора с малой постоянной времени и диодного ключа позволяет исключить дополнительные фильтры в цепи стабилизации и тем самымповысить ее быстродействие и стабильность выходного напряжения, за счет отработки быстрых его флуктуаций. Включение усилителя-ограничителя и вспомогательного детекто. ра позволяет дополнительно повысить быстродействие при спадах входного напряжения. Формула изобретения Стабилизатор переменного напряжения, содержащий регулирующий блок, входом под.ключенный к входной клемме, а выходомчерез усилитель мощности - к выходной клемме, куда через ограничитель подключен усилитель, выход которого через последовательносоединенные детектор с большой постоянной1 О времени разряда и усилитель постоянного тока соединен с управляющим выводом регули.рующего блока, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения быстродействияи повышения стабильности, в него введены1 Б детектор с малой постоянной времени разряда,диодный ключ, усилитель. ограничитель и вспомогательный детектор, причем вход детектора смалой постоянной времени разряда подключенк выходу усилителя, выход через диодныйключ - к выходу детектора с большой постоянной времени разряда, усилитель-ограничитель включен между выходом усилителя ивходом вспомогательного детектора, зарядныйконденсатор которого последовательно соеди.енн с конденсатором детектора с малой посто-25яниной времени разряда,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское. свидетельство СССР Нф 469119,кл. 6 05 Е 1/44, 1973,302, Авторское свидетельство СССР К 448442,Окл. 6 05 Р 1/44, 1973,875357 34 73 Тираж 943ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий113035 Москва, Ж, Раушская наб.,ПодписноеССР ак Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная Составитель С. Чернышеватор Г, Волкова, Техред 3 Цейвес Корректор,Л, Бокшан 93