Стабилизатор переменного напряжения

(57) Изоб бласти ние отн и и мож ится к быть, зовано для ройств РЭА итания личных уст еремен ения -напряжением.сщирение функ ль изобре ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗО А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4050969/24-0708.04.8607.01.88. Бюл. ФВ.Т.Тарасов, И.И.Ков .Никитин62.316.722.1 (088.8Авторское свидетельс679, кл, С 05 Р 1/44точники электропитандниковых приборах./Подина и Е.И,Гальпериское радио, 1969, с. ТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯциональных возможностеи стабилизатора путем обеспечения одновременнойстабилизации переменного напряженияпо амплитуде и действующему значению.Стабилизатор содержит автотрансформатор 1 с обмотками: основной 2, повышения 5, понижения 14, первый 6 ивторой 1 О ключи переменного тока, регулирующий элемент 11, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 16, осуществляющий управление первым ключом 6,датчики действующего 33 и амплитудного 29 значении, входы которых подключены к обмоткам автотрансформатора 1,трансформатор питания цепей управления 41. Введенные цепи обратной связи позволяют поддерживать амплитудуи действующее значение выходного напрякения постоянными с заданной точностью. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, где требуется стабилизация переменного напряжения сети по амплитуде и действующему значению одновременно, например при питании цветного телевизора для накала кинескопа нужна стабилизация по действующему значению, а для всей остальной схемы - по амплитуде.ель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения одновременной стабилизации переменного напряжения по амплитуде и действующему значению.На фиг. представлена принципиальная электрическая схема стабилизатора переменного напряжения; на фиг.2 эпюры напряжений и токов в отдельных ее узлах,Стабилизатор содержит автотрансформатор 1, у которого вывод начала основной обмотки 2 подключен одновременно к первому входному выводу 3 и к первому выходному выводу 4, точка соединения вывода конца основной обмотки 2 и вывода начала обмотки 5 повышения напряжения через первый ключ 6 переменного тока, состоящий из второго диодного моста 7 и второго транзистора 8, подключена к второму входному выводу 9, к которому через последовательно соединенные второй ключ 1 О переменного тока и регулирующий элемент 11, состоящий из первого диодного моста 12 и первого транзистора 13, подключен вывод конца обмотки 14 понижения напряжения, а точка соединения вывода начала обмотки 14 понижения напряжения и вывода конца обмотки 5 повышения напряжения подключена к второму выходному выводу 15. Широтно- импульсный модулятор 16 содержит выпрямители 17 - 19, выпрямитель 20 пульсирующего напряжения, управляющий оптрон 21, опорный стабилитрон 22, компаратор 23, резисторы 24 и 25 сравнения, диод 26 сравнения, интегрирующий конденсатор 27, транзистор 28.1 1 О 20 25 30 35 40 45 50 55 Датчик 29 амплитудного значения содержит мостовой выпрямитель 30, ста. билитрон 3 амплитуды, выходной оптрон 32 датчик 33 действующего значения, в состав которого входят вакуумный диод 34, стабилитрон 35, компенсационный резистор 36, выпрямитель 37 управления, выпрямитель 38 анод- ного напряжения, оптрон 39 управления, транзистор 40 управления, трансФорматор 41 питания цепей управления.Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом.В начале каждого полупериода входного напряжения первый ключ 6 переменного тока открыт, так как в широтно- импульсном модуляторе 16 интегрирующий конденсатор 27, заряженный от выпрямителя 19 через открытый транзистор 28, заряжается через диод 26 сравнения и резистор 25 сравнения. При этом напряжение на резисторе 25 сравнения превышает выходное напряжение выпрямителя 20 пульсирующего напряжения и поэтому он закрыт. Напряжение на резисторе 24 сравнения отсутствует, поэтому на неинвертирующем входе компаратора 23 сигнала нет, а поступает он только на инвертирующий вход через делитель напряжения с опорного стабилитрона 22. Это приводит к тому, что управляющий оптрон 21, включенный на выходе компаратора 23, открыт и напряжение с выпрямителя 17 открывает первый ключ 6 переменного тока в начале каждого полупериода входного напряжения.В начале каждого полупериода входного напряжения с трансформатора 41 питания цепей управления напряжение поступает на открытие второго ключа 10 переменного тока, а с датчика 33 действующего значения от выпрямителя 37 управления через открытый транзистор 40 управления напряжение поступает на открытие первого транзистора 3 регулирующего элемента 11. Но так как первый ключ 6 переменного тока открыт, то вначале каждого полупериода входного напряжения второй ключ 10 переменного тока и регулирующий элемент 11 закрыты обратным напряжением, представляющим собой сумму напряжений с обмотки 5 повьшения напряжения и обмотки 14 понижения напряжения автотрансформатора 1.Рассмотрим процесс стабилизации амплитуды выходного напряжения. Пусть выходное напряжение по амплитуде. превысило заданное значение, тогда в датчике 29 амплитудного значения напряжение на выходе мостового выпрямителя 30 увеличится, произойдет пробой стабилитрона 31 амплитуды и включение выходного оптрона 32, которыйподзакрывает транзистор 28 широтно- импульсного модулятора 16. В результате этого напряжение на интегрирующем конденсаторе 27 и на резисторе5 25 сравнения уменьшится, напряжение с выпрямителя 20 пульсирующего напряжения при амплитудных значениях начнет превышать напряжения на резисторе 25 сравнения, диод 26 сравнения 10 закроется, на резисторе 24 сравнения появится напряжение, которое, воздействуя, на неинвертирующий вход компаратора 23, заставит его срабо - тать и обеспечить сигнал на управля ющий оптрон 21 и соответственно выключить первый ключ 6 переменного тока.Длительность импульса выключения первого ключа 6 переменного тока оп ределяется временем превышения "вершинок" полупериодов с выпрямителя 20 пульсирующего напряжения над напряжением на интегрирующем конденсаторе 27 (фиг.2). Чем больше это превышение, тем длительность импульса выключения больше и наоборот, причем при любой длительности этого импульса он симметричен относительно 7 /2 и 3/2 входного напряжения. При этом ток че рез светодиод управляющего оптрона 21 представляет собой прямоугольные импульсы (фиг.2). Как только первый ключ 6 переменного тока закроется на время, то начинает перетекать ток через второй ключ 10 переменного тока, регулирующий элемент 11 и обмотку 14 понижения напряжения. Это приводит к уменьшению выходного напряжения, при этом форма выходного напряжения 40 0 принимает вид показанный на фиг.2.Таким образом, с увеличением амплитуды выходного напряжения выходной оптрон 32 сильнее подзакрывает тран зистор 28, что приводит к уменьшению напряжения на интегрирующем конденсаторе 27 и увеличению длительности импульса выключения первого ключа 6 переменного тока и наоборот. 50Такая схема обратной связи позволяет поддерживать амплитуду выходного напряжения стабилизатора постоянной с заданной точностью.Стабилизация действующего значения выходного напряжения осуществляется регулирующим элементом 11 в моменты, когда закрыт первый ключ 6 переменного тока. При увеличении действующего значения выходного напряжения увеличивается температура катода насыщения вакуумного диода 34, ток от выпрямителя38 анодного напряжения через светодиод оптрона 39 управления, стабилитрон 35 и вакуумный диод 34 увеличится, транзистор оптрона 39 управленияподзакрывает транзистор 40 управления и соответственно регулирующий элемент 11, что приведет к уменьшениюдействующего значения выходного напряжения. Таким образом, с заданнойточностью поддерживается действующеезначение выходного напряжения.Компенсационный резистор 36 позволяет скомпенсировать нестабильностьдействующего значения выходного напряжения,Число витков обмотки повьппения напряжения (фиг.2) выбирают исходя издопустимого минимального входного напряжения, а число витков обмотки 14понижения напряжения выбирают такимобразом, чтобы при изменении входногонапряжения при заданной амплитудеизменение действующего значения0 , имело кривую Д.Можно сделать так, что с увеличением Удействующее значение Б еыжуменьшается и наоборот, при этом обеспечивается минимальная мощность,рассеиваемая на регулирующем элементе 11.Таким образом, предлагаемый стабилизатор осуществляет одновременностабилизацию выходного напряжения подействующему значению и амплитуде.Для чисто емкостной нагрузки регулирующий элемент 11 и датчик 33 действующего значения могут отсутствовать и стабилизируется только амплитуда П,.Полная симметрия полупериодовБ,исключает ухудшение сов( сети(Лиг.2), При выпрямлении такого напряжения коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения (по сравнениюс обычной синусоидой) не только неувеличивается, а даже уменьшаетсяТаким образом, предлагаемый стабилизатор обладает высоким КПД, таккак при соответствующем подборе числа витков обмотки понижения напряжения во всем диапазоне изменения входного напряжения обеспечивается минимальная мощность, рассеиваемая на регулирующем элементе, работающем в ли 1365057нейно-импульсном режиме. Использование такого стабилизатора для питанияразличных устройств радиоэлектроннойаппаратуры позволяет увеличить сроких службыобеспечить экономию электроэнергии без ухудшения сов сетиза счет уменьшения рассеиваемой мощности на линейных и импульсных стабилизаторах питаемых устройств РЭА,а также увеличить их надежность,Формула изобретенияСтабилизатор переменного напряже ния, содержащий автотрансформатор, у которого вывод начала основной обмотки подключен к первому входному и к первому выходному выводам, точка соединения вывода конца основной обмотки и вывода начала обмотки повышения напряжения через первый ключ переменного тока подключена к второму входному выводу, который через второй ключ переменного тока связан 25 с выводом конца обмотки понижения напряжения, а точка соединения вывода начала обмотки понижения напряжения и вывода конца обмотки повышения напряжения подключена к второму выходному выводу, блок управления первым ключом переменного тока, вход которого подключен к выходу датчика выходного напряжения, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей стабилитрона путем обеспечения одновременной стабилизации переменного напряжения по амплитуде и действующемузначению, в него введен включенныйпоследовательно с вторым ключом переменного тока регулирующий элемент,выполненный в виде первого диодногомоста и первого транзистора, включенного коллекторно-эмиттерным переходом в диагональ постоянного тока первого диодного моста, а база-эмиттерным переходом подключенного к выходувведенного датчика действующего значения, своим входом подключенного кодной иэ обмоток автотрансформатора,при этом первый ключ переменного тока выполнен в виде второго диодногомоста и второго транзистора, включенного коллекторно-эмиттерным переходом в диагональ постоянного тока второго диодного моста, а база-эмиттерным переходом - к выходу блока управления, выполненного в виде широтноимпульсного модулятора, вход которого подключен к выходу датчика выходного напряжения, выполненного в видедатчика амплитудного значения, своимвходом подключенного к одной из обмоток автотрансформатора.,ул.Проектная,4 изводственно-полиграфическое предприятие,г.у Тираж 866 НИИПИ Государственно по делам изобретени 13035, Москва, Ж,По комитетаи открытийРаушская иа