Стабилизатор постоянного тока

СОЮЗ СОЕЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН Г 1/56 4 рЗц ЪМЬАВд 3 фд ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 6 24-07 87. Бюл. Рненный инсй титут ядерныхченко и М.Крживанек л ОСУДАРСТВЕННИЙ НОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЬП(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры, Целью изобретения является повышение точности стабилизатора постоянного тока за счет уменьшения отклонения действующего значения выходного тока стабилизатора от заданного. Намагнитопровод 6 действуют две насыщающие силы (НС) постоянного тока идве НС переменного тока. В результате индукция в этом магнитопроводе втечений части периода будет превьппатьиндукцию насыщения Причем длительность каждого такого интервала зависит от амплитуды тока, подводимогок дополнительной обмотке 8 от усилителя 22. При появлении разбалансамагнитопровод 6 подмагничивается полем постоянного тока. Симметрия импульсов напряжения на резисторе 13нарушается и приводит к появлениюразбаланса напряжений на выходахдетекторов. 19 и 20. Разница напряжений с усилителя 21 поступает навход регулирующего элемента 1. 2.ил.1 1288665 2сится к электро- Кривая ц (фиг. 2) представляети к стабилизиро- собой начальный участок статическойока, характеристики датчика тока предлоя является повы- женного стабилизатора, а кривая Ьилизатора эа счет начальный участок статической харак 5ия действительно- теристики датчика тока известногого тока стабили- стабилиэатора, а прямая с-нормирого значения. ванная, статическая характеристикаавлена блок-схема силового регулятора 1,на фиг. 2 - ста Стабилизатор работает следующимтики магнитомоду- образом.естного и предла- На магнитный экран 5 и рабочийров и силового ре- магнитопровод 6 действуют две насыщающие силы (Н.С.) постоянного тока:а (фиг, 1) содер 1 Ы, где 1, - ток опорного источор 1, источник 2 ника тока; Ы - число витков компенузку 3 и датчик сационной обмотки и направленнаяет магнитомодуля- ей навстречу Н.С., 1 И где 1ающий магнитный действительное значейие выходногоорого помещен. 20 тока, У, - число витков первичнойод 6 с обмоткой обмотки, Кроме того, на рабочий маголнительной обмот- нитопровод 6 действует еще две Н.С.тного экрана 5 переменного тока: Н.С. частоты Рь фионная 9 и пер- соэдаваемая обмоткой 7 возбуждения,Генератор 11 воз и Н.С. частоты Рь/и, создаваемая дов виде транзистоР- полнительной обмоткой 8 (делителемряжения, к выходу 23 частоты обеспечивается примерноы последовательно десятикратное понижение, частоты возсатор 12, резистор буждения (и10), применение делибуждения. Парал- З 0 теля частоты для формирования подау 12 подключен до- ваемого в обмотку 8 тока обеспечиватор 14. ет стационарные Фаэовые соотношениятрансформатор 15 комбинационных частот на выходах пимотку 16, подклю- ковых детекторов 19 и 20, что исклю 13, а также пер чает возможность возникновения "бието ичные обмотки ний" низкой частоты. Изобретение отнотехнике, в частностванным источникам тЦелью изобретенишение точности стабуменьшения отклоненго значения выходнозатора от задаваемоНа Фиг. 1 предстстабилизатора тока,тические характерисляционных узлов извгаемого стабилиэатогулятора,Стабилизатор токжит силовой регулятопорного тока, нагр4 тока, который имеционный узел.-, включэкран 5, внутри котрабочий магнитопров7 возбуждения и допкой 8, поверх магииразмещены компенсацвичная 10 обмотки.буждения выполненного инвертора напкоторого подключенсоединенные конден13 и обмотка 7 воэлельно конденсаторполнительный резисТрехобмоточныйимеет первичную обченную к резисторувую 17 и вторую 18 в р9которые соединены последовательносогласно. К обмотке 17 подключенвход первого однополупериодного пикового детектора 19, а к обмотке 18- 40вход второго однополупериодногопикового детектора 20. Выходы детекторов 19 и 20 подключены к входамдифференциального усилителя 21 постоянного тока, его выход подключен 45к управляющему входу силового регулятора 1,Дополнительная обмотка 8 подключена к выходу усилителя 22 переменного тока, вход которого подключен к выходу делителя 23 частоты, а вход последнего подключен к выходу генератора 11 возбуждения. Компенсационная обмотка 9 подключена к источнику опорного тока через дроссель 24. Первичная обмотка 10 через нагрузку 3 соединена с выходом силового регулятора 1. Амплитуданапряжения возбуждения,подводимого от генератора 11 возбуждения к обмотке 7 возбуждения, выбирается из условия, обеспечивающегопримерное равенство амплитуды индукции в рабочем магнитопроводе 6 индукции насыщения При одновременном воздействии на рабочий магнитопровод 6обеих Н,С. переменного тока (приН.С. постоянного тока равных нулю)индукция в этом магнитопроводе в течение некоторой части периода Н.С.частоты Р /и превышает индукцию насыщения, причем длительность каждоготакого интервала зависит от амплитуды тока, подводимого к дополнительной обмотке 8 от усилителя 22 переменного тока. В этом случае в цепиобмотки 7 возбуждения протекает токв виде двухполярных импульсов частоты возбуждения Рь, модулированныхпо амплитуде с частотой Рь/и,1288665 3При отсутствии постоянного подмагничивания магнитопровода 6 импульсы тока одной полярности (вследствиесимметрии кривой намагничивания)в точности повторяют импульсы токадругой полярности (по амплитуде иформе). При наличии постоянного подмагничивания эта симметрия нарушается. Этим же свойством обладают и импульсы напряжения на резисторе 13. ЮНапряжение с резистора 13 черезтрансформатор 15 подводится к одно. -полупериодным пиковым детекторам 19и 20. Постоянные напряжения на выходах детекторов 19 и 20 имеют одина ковую полярность, при этом благодаряуказанному включению обмоток 17 и 18каждый из детекторов 19 и 20 детектирует "свою" полуволну тока возбуждения, например, детектор 19 - положительную, а детектор 20 - отрицательную.Для режима 1 И - 1 И = 0 напоь и Яряжения на выходах детекторов 19 и 20равны по величине, следовательно,их разность, выделяемая дифференциальным усилителем 2.1, равна нулю.При появлении разбаланса ампервитков 1 И, и 1,И(1, И И,а 1 И Ф 0) магнитопровод 6 подмагни- ЗОчивается полем постоянного тока, приэтом симметрия импульсов напряженияна резисторе 13 нарушается, что приводит к появлению разбаланса напряжений на выходах детекторов 19 и 20. 35Напряжение Б с выхода усилителя 21,пропорциональное указанному разбалансу, поступает на управляющийвход силового регулятора 1. Величина и знак Б зависят соответствен9но от величины и знака разбалансаампервитков л 1 И, Предложенное техническое решение характеризуется зависимостью П = Г(а 1 И), которая не имеет зоны нечувствительности (кривая 1). Это достигается благодаряподаче тока частоты Р /и (" медленноменяющегося тока ) в дополнительнуюобмотку 8 от усилителя 22 переменного тока. Под действием напряжения 50У, ток 1 изменяется до тех пор,пока не достигнет своего установившегося значения. установившийся режим характеризуется точкой пересечения статической характеристики датчика тока со статической характеристикой силового регулятора (точки Аи В соответственно для предложенного и известного стабилизаторов. 4Отклонение действительного значения тока стабилизатора от задаваемого равно ь 1, И/И, (для предложенного стабилизатора), Аналогично, указанное отклонение для известного стабилизатора равно А 1 И/И . Предло женный стабилизатор характеризуется более высокой точностью воспроизведения задаваемого значения тока.Прямоугольное напряжение возбуждения с выхода генератора 11 возбуждения поступает к обмотке 7 возбуждения через параллельно соединенные конденсатор 12 и дополнительный резистор 14. При отсутствии разбаланса ампервитков или при незначительном их разбалансе (порядка единиц ампер- витков) индуктивность обмотки 7 возбуждения велика и элементы 12 и 14 практически не.оказывают влияния на работу устройства.Для надежной работы стабилизатора во всем диапазоне стабилизируемых токов необходимо обеспечить выполне ние условия1 И ь 1 ИЬ макс Ь нмокс фгде И - число витков обмотки 7ьвозбуждения,1Ь макс1 - соответственно масимальные значения тока возбуждения и тока нагрузки стабилизатора.Включение конденсатора 12 в цепь тока возбуждения позволяет увеличить амплитуду тока возбуждения 1 без увеличения амплитуды выходного напряжения генератора 11 ( за счет сложения выходного напряжения генератора 11 и напряжения на конденсаторе 12; при большом разбалансе д 1 Иконденсатор заряжается до амплитудного значения выходного напряжения генератора 11; сложение упомянутых напряжений наиболее эффективно происходит при использовании в качестве генератора возбуждения именно транзисторного инвертора напряжения, так как вследствие ключевого характера работы инвертора конденсатор 12 после заряда "отсекается" от остальной схемы и в паузе между импульсами тока возбуждения не разряжается на низкоомные гараллельные цепи).Кроме того, с помощью конденсатора 12 "обостряются" импульсы тока возбуждения, что позволяет существенно уменьшить действующее значение тока возбуждения при сохранении тре 1288665буемого амплитудного значения этоготока.С помощью резистора 14 обеспечивается подавление колебательных процессов, возникающих в цепи возбуждения при переходных режимах.Магнитный экран 5 в значительной степени увеличивает индуктивность компенсационной обмотки 9, что позволяет получить требуемую развязку цепей опорного тока (обмотка 9, блок 2) и цепей переменного тока (обмотки 7 и 8 и блоки 11 и 22) при относительно малой индуктивности внешнего дросселя 24, Кроме того, магнитный экран 5 ослабляет влияние внешних магнитных полей на рабочий магнитопровод 6.Трансформатор является повышающим с коэффициентом трансформациипорядка 10-20. С помощью трансформатора достигается требуемая Фазировкасигналов, подаваемых на входы детекторов, обеспечивается гальваническаяразвязка цепи возбуждения магнитомодуляционного узла и входной цеписилового регулятора 1, а также увеличивается уровень (на порядок понапряжению) сигнала рассогласования,что позволяет ослабить влияние дрейфа нуля дифференциального усилителяи повысить, таким образом, точностьстабилизатора,формула и з обретенияСтабилизатор постоянного тока содержащий источник опорного тока, датчик тока и силовой регулятор,соединенный с клеммами для подключения нагрузки через датчик тока, который выполнен на базе генератора возбуждения, дифференциального усилителя постоянного тока, двух однополупериодных пиковых детекторов, выходы которых подключены к входам указанного дифференциального усилителя, и магнитомодуляционного узла, включающегорабочий магнитопровод и магнитныйэкран, внутри которого помещен рабочий магнитопровод с намотанной нанем обмоткой возбуждения, а обмотки,компенсационная и первичная, намотаны поверх магнитного экрана, при этомпервичная обмотка подключена к вход-.10 ным зажимам датчика тока, генераторвозбуждения выполнен в виде транзисторного инвертора напряжения, первыйвыходной зажим которого соединен содной обкладкой конденсатора, и два 15 резистора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиза счет уменьшения отклонения действительного значения выходного токастабилизатора от задаваемого значе ния, в него введены делитель частоты,усилитель переменного тока, трехоб. -моточный трансформатор и дроссель, амагнитомодуляционный узел снабжендополнительной обмоткой, намотаннойна рабочий магнитопровод, указаннаяобмотка подключена к выходу усилителяперемейного тока, вход которого подключен к выходу делителя частоты,вход последнего подключен к выходу 30 генератора возбуждения, источник опорного тока через дроссель подключенк компенсационной обмотке, выход дифФеренциального усилителя постоянноготока подключен к управляющему входу З 5 силового регулятора, первичная обмотка трехобмоточного трансформатораподключена параллельно первому резистору, включенному между другой обкладкой конденсатора и одним выводом 40 обмотки возбуждения, другой выводкоторой соединен с вторым выходнымзажимом генератора возбуждения, второй резистор подключен параллельноконденсатору, а соединенные согласно 45 последовательно первая и вторая вторичные обмотки трехобмоточного трансФорматора подключены соответственнок входам первого и второго однополупериодных пиковых детекторов.1 288665 Составитель С,ЧернышеваТехредН.Глущенко Корректор А,Обручар Редактор О.Головач Заказ 7807/46 Тираж 885 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5