Устройство стабилизации напряжения питания электропотребителя

(51) Р 1 44 МИТЕТ СССРЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУД АРСТВЕННЫИПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ьь ДЕТЕЛЬСТВ У К АВТОРСКОМ тором 2 з.п. ф-лы.(53) 621.316.722.1(088.8) (56) Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет. Под ред. С.Д. Додика и др. М.: Советское радио, 1968, с. 298.Авторское свидетельство СССР 9 1064274, кл. С 05 Р 1/44, 1983. (54) УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к области электротехники и предназначено для стабилизации напряжения питания электропотребителей, в частности телевизоров. Цель изобретения - повышение КПД. Цель достигается тем, чтовспомогательный коммутатор 9 отключает вход автотрансформатора 1 отпервого выходного вывода 8, которыйподключается непосредственно к сетичерез коммутатор 5 при напряжениисети в допустимых пределах 190-230 В.Включение вспомогательного коммутатора 9 осуществляется с помощью обмотки 2 управления через выпрямитель 3. Для контроля напряжения сетипри отключенном автотрансформаторевход блока управления коммутаторамиподключается к входным выводам 7 и13. При пониженном напряжении сетиработают коммутаторы 6 и 17 совместно с коммутатором 9, а при повышен ном - коммутатор 4 совместно с комму1343397 20 50 55 Изобретение относится к электротехнике и регулированию электрических величин и предназначено для стабилизации напряжения питания на зажимах электропотребителей, в част 5ности телевизоров.Цель изобретения - повьппение КПДустройства.На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема устройства; нафиг. 2 - принципиальная электрическаясхема блока управления.Устройство стабилизации напряжения питания электропотребителя содержит силовой трансформатор 1 с отпайками и обмоткой 2 управления,подключенной к входу выпрямителя 3,основные коммутаторы 4-6, входомподключенные к первому входному выводу 7, причем выход коммутатора 5соединен с первым выходным выводом8, выходы коммутаторов 4 и 6 - с соответствующими отпайками автотрансформатора 1, вспомогательный коммутатор 9, входом подключенный к соответствующей отпайке 10 автотрансформатора 1, блок 11 управления основными коммутаторами. Крайний вывод 12автотрансформатора через коммутатор4 соединен с первым входным выводом7, второй входной вывод 13 - с вторым выходным выводом 14.Выход вспомогательного коммутатора 9 соединен с первым выходным выводом 8, его управляющий вход подключен к выходу выпрямителя 3, другойкрайний вывод 15 автотрансформатора1 соединен с вторым выходным выводом14 а вход блока 11 управления под 140ключен к входным выводам. Между дополнительной отпайкой 16 трансформатора и первым входным выводом включен дополнительный основной коммутатор 17.45 Блок управления выполнен на трансформаторе, подключенном к входу блока, и задатчике напряжения, который выполнен на пороговых элементах 18 и 19 и полупроводниковых ключах 20 и 21. Входы 22 и 23 ключей и первый входы 24 и 25 пороговых элементов соедИнены с выходом параметрического стабилизатора 26, вход которого шунтирован фильтром 27 и через первый выпрямитель 28 подключен к выходу первой вторичной обмотки 29 трансформатора. Вторые входы 30 и 31 пороговых элементов подключены к выходу параметрического стабилизатора, а выходы пороговых элементов и первого полупроводникового ключа через тиристоры 32-34 соединены с выводами для подключения управляющих входов основных коммутаторов 2, 5, 6 и 17, причем выходы пороговых элементов дополнительно через диоды 35 и 36 соединены с входом первого полупроводникового ключа, при этом вход второго полупроводникового ключа через второй выпрямитель 37 подключен к выходу второй вторичной обмотки 38 трансформатора, а выход второго полупроводникового ключа через цепочки на последовательно включенных диодах 39-42 и резисторах 43-46 соединен с соответствующими управляющими переходами тиристоров.Управление дополнительным основным коммутатором 17 осуществляется соответствующими аналогичными элементами блока управления - третьим пороговым элементом 47, выходы которого через диоды 48 и 49 соединены с первым входом второго порогового элемента и входом первого полупроводникового ключа. Управляющий переход тиристора 50 через диод 39 и резистор 43 соединен с выходом второго полупроводникового ключа.Коммутаторы могут быть выполнены на симисторах, оптронах или встречно- параллельно включенных тиристорах. При выполнении коммутаторов на тиристорах их управляющие цепи должны иметь гальваническую развязку, так как другие варианты выполнения схем с тиристорами не возможны из-за влияния секций обмоток автотрансформатора.Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии напряжение сети равно нулю. Коммутаторы 4 - 6 и 17 закрыты, задатчик напряжения отключен, а автотрансформатор 1 обесточен, поэтому напряжение на выходе равно нулю. Пороговые элементы 18 и 19, ключи 20 и 21 и тиристоры 32- 34 закрыты.При включении напряжения сети с выхода трансформатора появляется напряжение с обмоток 38 и 29. Напряжение с выхода обмотки 29 выпрямляется выпрямителем 28, сглаживается3 1343 фильтром 27, стабилизируется параметрическим стабилизатором 26 и поступает на входы задатчика напряжения. Напряжение с выхода обмотки 38 вы 5 прямляется выпрямителем 37 и поступает на вход 23 транзистора 21. При наличии напряжения сети транзистор 21 закрыт, а при напряжении сети равном нулю, транзистор кратковремен- О но открывается.При напряжении сети 200-230 В напряжение на входе 24 порогового элемента 18 больше напряжения на входе 30, поэтому работает правая часть по рогового элемента 18, В пороговом элементе 19 работает левая часть, так как напряжение на входе 25 меньше напряжения на входе 31, На вход ключа 20 не поступает запирающий сигнал с выхода пороговых элементов 18 и 19, поэтому транзистор 20 открывается,При равенстве напряжения сети нулю транзистор 21 открывается и через диод 41, резистор 45, управляющий пе реход тиристора 34 протекает ток управления, Этот, управляющий ток не достаточен для открывания коммутатора 5. Одновременно с этим тиристор 34 открывается и по управляющему переходу коммутатора 5 через транзистор 20 и тиристор 34 протекает ток управления. Коммутатор 5 открывается, а автотрансформатор 1 и нагрузка подключаются к сети.35При напряжении сети больше нуля транзистор 21 закрывается, но тиристор 34 остается во включенном состоянии за счет тока через его силовой переход. При смене полярности на О пряжения сети коммутатор 5 проводит ток в другом направлении. Автотрансформатор 1 и нагрузка работают. Напряжение сети поступает на автотрансформатор 1 и нагрузку в самый началь 45 ный период питающего напряжения, поэтому радиопомехи отсутствуют и не требуется создания сложных фильтров. В этом случае коммутаторы достаточно шунтировать КС-цепочками. Автотранс 50 форматор 1 в данном случае не оказывает влияния на напряжение нагрузки, поэтому устройство характеризуется отсутствием потерь холостого хода трансформатора, т.е. высоким КПД.55Для устранения потерь холостого хода при напряжении сети 200-230 В автотрансформатор 1 должен быть отключен от сети. Для этой цели исполь 3914эуется коммутатор 9, управляемьпЗавтотрансформатором. Поскольку автотрансформатор 1 отключен от сети, на.пряжение на его обмотке 2 равно нулю, а коммутатор 9 закрыт. Электропотребитель получает питание от сети.При напряжении сети 230-253 В напряжение на входе 30 становится выше напряжения на входе 24 пороговогоэлемента 18, поэтому открывается левая часть порогового элемента 18, аправая закрывается. Через диод 35напряжение поступает на вход транзистора 20, который закрывается. Закрывается и тиристор 34.При напряжении сети, равном нулю,коммутатор 5 закрывается, транзистор2 1 открывается, по управляющему переходу тиристора 32 через диод 42 ирезистор 46 протекает ток управления. Тиристор 32 открывается. Поуправляющему переходу коммутатора 4протекает ток управления, поэтому принапряжении сети, отличном от нуля, коммутатор 4 открываетсяи на вход автотрансформатора 1 поступает напряжение сети. Одновременно с этим напряжением на выходе обмотки 2 открывает коммутатор 9 и нагрузка подключается к выходу автотрансформатора 1. Напряжение на нагрузке 198- 231 В.При восстановлении напряжения сети левая часть порогового элемента 18 и тиристор 32 закрываются, открывается правая часть, так как напряжение на входе 24 вьппе напряжения на входе 30. Транзистор 20 и тиристор 34, а также коммутатор 5 открываются. Нагрузка получает питание от сети. Автотрансформатор 1 отключается, коммутаторы 4 и 9 закрываются.При напряжении сети 170 200 В напряжение на входе 25 становится выше напряжения на входе 31, поэтому открывается правая часть порогового элемента 19, а левая закрывается, При напряжении сети, равном нулю, на управляющий переход тиристора 33 через резистор 44 и диод 40, а также транзистор 21 поступает ток управления. Открываются тиристор 33 и коммутатор 6, поэтому автотрансформатор 1 подключается к сети, а нагрузка через коммутатор 9 к выходу автотрансформатора 1. Коммутатор 5 закрывается, транзистор 20 также закрываетсяэа счет поступления на его вход смещения через диод 36. Напряжение на нагрузке 198 - 231 В.При восстановлении напряжения сети коммутаторы 6 и 9, тиристор 33 закрываются, автотрансформатор 1 отключается от сети, открываются транзистор 20, тиристор 34 и коммутатор 5. Нагрузка подключается непосредственно к сети.Для расширения диапазона контролируемога напряжения сети от 150 до 170 В используются пороговый элемент 47, тиристор 50 и коммутатор 17. Работа порогового элемента 47, тиристора 50 и коммутатора 17 аналогична работе коммутатора 6, но при данном режиме смещение через диоды 48 и 49 поступает на транзистор 20 и пороговый элемент 19. Автотрансформатор 1 в этом режиме подключается к сети через коммутатор 17, а нагрузка через коммутатор 9 - к выходу автотрансформатора 1. Коммутатор 17 открыт. Напряжение на входе нагрузки 198 230 В при напряжении сети 150-170 В.При напряжении сети 170-200 В коммутатор 17 закрывается, а коммутатор 6 открывается. При напряжении сети 200-230 В коммутаторы 6 и 9 закрываются, а коммутатор 5 открывается.Для увеличения точности стабилизации напряжения на нагрузке и диапазона контролируемого напряжения сети увеличивают число секций автотрансформатора и коммутаторов, при этом смещение с пороговых элементов кроме транзистора 20 должно поступать на нижестоящий пороговый элемент при увеличении напряжения сети от 250 до 270 В и на вышестоящий - при уменьшении напряжения сети ниже 170, 150 и 130 В. Кроме того, для повышения надежности пороговые элементы могут быть между собой взаимно заблокированы (приводит к удорожанию устройства).В приведенных схемах пороговые элементы выполнены на дифференциальных усилителях. Они могут быть выполнены на однопереходных транзисторах или их аналогах, триггерах и т.п. Это относится и к ключам 20 и 21.Формула изобретения1. Устройство стабилизации напряжения питания электропотребителя, выходным выводом, а вход блока управ 25 ления подключен к входным выводам. 30 35 вых элементов соединены с выходом параметрического стабилизатора, входкоторого шунтирован фильтром и черезпервый выпрямитель подключен к выходу первой вторичной обмотки транс форматора, вторые входы пороговыхэлементов подключены к выходу параметрического стабилизатора, а выходыпороговых элементов и первого полупроводникового ключа через тиристо ры соединены с выводами для подключения управляющих входов основных коммутаторов, причем выходы пороговыхэлементов дополнительно через диодысоединены с входом первого полупро водникОВОГО ключа, при этоя входвторого полупроводникового ключа через второй выпрямитель подключен квыходу второй вторичной обмоткитрансформатора, а выход второго полупроводникового ключа через цепочкина последовательно включенных диодахи резисторах соединен с соответствующими управляющими переходами тиристоров. 5 10 15 20 содержащее силовой автотрансформатор с отпайками и обмоткой управления,подключенной к входу выпрямителя,основные коммутаторы, входом подключенные к первому входному выводу,выход одного коммутатора соединен спервым выходным выводом, выходы остальных коммутаторов - с соответствующими отпайками автотрансформатораи одним крайним выводом, вспомогательный коммутатор, входом подключенный к соответствующей отпайке автотрансформатора, блок управления основными коммутаторами, причем второйвходной вывод соединен с вторым выходным выводом, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияКПД, выход вспомогательного коммутатора соединен с первым выводом, егоуправляющий вход подключен к выходувыпрямителя, другой крайний выводавтотрансформатора соединен с вторым 2. Устройство по п,1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен на трансформаторе,подключенном к входу блока и задатчика напряжения, при этом задатчикнапряжения выполнен на пороговых элементах и полупроводниковых ключах,входы ключей и первые входы порого13433978нительной отпайкой силового автотрансформатора, причем управляющийвход дополнительного основного комму 5татора соединен с соответствующимвыходом блока управления. 3. Устройство по и.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен дополнительный основной коммутатор, включенный между первым входным выводом и дополе и оставител оло колкин ед Л. Сердюко орректор М, Матьковска актор П, Гереш 3/19 Тираж ЗЬЗВНИИПИ Государственного комитетапо делам иЗобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб,Зак писное лая,Про Производственно-полиграфическое предприятие, г. У)кгород,