Стабилизированный преобразователь напряжения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 875563 Союз СоветсынкСоциапнстичесыи кРеспубпиы(51)М, Кл,Н 02 М 7/537//6 05 Г 1/46 Ъоудзротвенкый комнтет ссер ао йелаи нзооретеннй и открытнйИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичнык источниках питания радиоэлектронной аппаратуры различного назначения.Известны стабилизированные ис" точники пи 1 ания, содержащие диоднотиристорный регулирующий орган (Р.О ) и емкостный фильтр, включенный па- раллельнЬ выходным зажимам выпрямителя, стабилитрон в качестве опорного источника, напряжение на котором сравнивается с выходным напряжением выпрямителя. Если выходное напряжение выпрямителя больше порогового напряжения, котороеравно илй пропорционально напряжению на опорном стабилитроне, Р.О выключен, и конденсатор фильтра разряжается на нагрузку, Как только выходное напря" жение сравняется с пороговым, схема управления формирует импульс тока, открывающий тиристоры Р.О, конденсатор фильтра в течение части полупериода подзаряжается от источника пИта ющего напряжения. При этом частота нфаза подачи управляющих импульсов натиристоры зависит от величины питающего напряжения и сопротивления на 5грузки, т.е. Р.О в зависимости от режима рабаты выпрямителя может включаться на различных участках огибающей питающего напряжения и через различное число полупериодов 111 и2.10Однако это приводит к появлениюнизкочастотной составляющей пульсацийвыпрямленного напряжения и к значительному увеличению габаритов емкостного сглаживающего фильтра,15Известен также источник питанияс диодно-тиристорным Р.О и емкостным сглаживающим фильтром, в которомсхема управления тиристором выпол 20нена в виде последовательно включенных первого динистора и формирователя импульсов,Отличительной особенностью устройства является то, что схема управле875563 10 ния формирует отпирающий импульстолько во время второй половины каждого полупериода питающего напряжения, при его уменьшении, что позволяет обеспечить включение тиристораР.О в каждый из полупериодов литающего напряжения и исключить низкочастотные пульсации (" биения" )З,Недостатки известного устройствазаключаются в том, что оно имеет ограниченный диапазон регулирования выходного напряжения, обусловленный нестабильностью порога срабатыванияобоих динисторов из-эа технологического разброса и изменения температуры, а также тем, что время заряданакопительного конденсатора имеет конечную величину,Кроме того, устройство имеет относительно низкие динамические параметры из-за инерционности, обусловлен"ной наличием накопительного конденсатора (например, при резких изменениях входного напряжения конденсаторзаряжается с различными скоростями,что обуславливает включение тиристоров при разных значениях входного напряжения ),При этом температурная нестабильность постоянной времени заряда накопительного конденсатора обусАавливает температурный дрейф выходногонапряжения.Наиболее близким по техническойсущности к устройству является устройство4 ), содержащее диодно-тиристорный Р.О, входом подключенный кисточнику переменного напряжения, авыходом - к выходным выводам, параллельно которым подключен сглаживаощий Фильтр, схему управления тиристорами и резистивный делитель напряжения, подключенный через дополнительный выпрямитель к источнику переменного напряжения,В этом устройстве импульс управления формируется с элементов с Ь-образной характеристикой в момент времени, когда мгновенное значение питающего напряжения, снимаемое с резистивного делителя, сравнивается с напряжением на интегрирующем конденсаторе параметрического стабилизатора 14 ).Недостатком известного устройстваявляется наличие дифференцируквцего иинтегрирующего конденсаторов на входах элемента с 5-образной характеристикой, принципиально необходимых 15 го 25 30 35 40 45 50 55 4для работы, что приводит к ухудшениюдинамических параметров выпрямителя,например, при изменении входногонапряжения или тока нагрузки) вследствие инерционности цепей на входахэлемента с 3-образной характеристикой, к сужению диапазона регулирования выходного напряжения, снижениюкоэффициента мощности устройствавследствие наличия "мертвой" зоныэоны вблизи максимального амплитудного значения напряжения питания,в которой регулирование выходного напряжения невозможно), размер которойзависит от величины постоянной времениинтегрирующей и дифференцирующей цепей, от нестабильности и разбросапараметров элементов этих цепей.Цель изобретения - улучшение динамических параметров и расширениедиапазона регулирования выходногонапряжения источника питания.Поставленная цель достигается тем,что в стабилизированном преобразователе напряжения, схема управлениявыполнена в ниде последовательно включенных компаратора напряжения и дифференцирующего элемента, причем входкомпаратора подключен к средней точке резистивного делителя, а выходдифференцирующего элемента - к управляющему выводу Р,О,Кроме того, межцу выходом диф"ференцирующего элемента и управляющей цепью Р,О может быть включен усилитель.Такое построение устройства позво"ляет исключить инерционные ВС-цепоч"ки на входе схемы формирования управляющих импульсов и устранить недостатки известного устройства,На фиг,приведена принципиальнаяэлектрическая схема одного ив вариантов устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство содержит трансформатор1, первичная обмотка которого подключена к входным выводам источника 2 переменного напряжения, одна из вторичных обмоток - к диодно-регулирующемуоргану 3, а другая вторичная обмотка -к дополнительному выпрямителю 4.Выход Р,О 3 подключен к выходнымвыводам 5, параллельно которым включенемкостной сглаживающий фильтр 6,Выход дополнительного аыпрямителя 4 подключен к резистивному делителю 7,Схема 8 управления тиристором содержитпоследовательно включенные компаратор25 30 35 40 5 89 и дифференцирующий элемент 1 О, Входкомпаратора подключен к средней точкерезистивного делителя 7, а выход дифференцирующего элемента 10 через уси"литель 11 - к управляющему выводу тиристора РО. Питание компаратора иусилителя осуществляется от дополни"тельного выпрямителя через диод 12 иконденсатор 13 сглаживающего фильтра,Устройство работает следующим образом.Выпрямленное напряжение со среднейточки резистивного делителя 7 поступает на вход компаратора 9, которыйсрабатывает при напряжении О (фиг. 2 аВ,течение каждого полупериода питающего напряжения компаратор срабатывает дважды: выключается при увеличении напряжения и включается при егоуменьшении ( фиг, 2 б),Импульсы напряжения прямоугольнойформы на выходе компаратора 9 дифференцируются при помощи диффереицирующей цепочки 10, с выхода которойснимаются короткие разнополярные им-.пульсы напряжения, из которых положительный импульс соответствует переднему фронту выходных импульсов комЪаратора, а отрицательный - заднему( фиг. 2 в ). Усилитель 11 усилинаетэти импульсы по мощности, пропускаяна управляющий электрод тиристора только импульсы положительной полярности. Тиристор Р.О включается при подаче каждого из этих управляющих импульсов и подэаряжает конденсатор13 сглаживающего фильтра.Выпрямитель может быть выполнен вбестрансформаторном варианте или странсформатором, но без дополнительной вторичной обмотки. ет с помощью маломощного компаратора формировать мощ."ые импульсы управления,По принципу стабилизации предлагаемое устройство является параметрическим, но, как и в известном устройстве, в нем может быть введена дополнительная обратная связь с выхода. Однако во многих случаях этого не требуется, например при неизменной нагрузке, и в случае, когда внутрен-. нее сопротивление устройства намно" го меньше сопротивления нагрузки. Во всех перечисленных случаях точность стабилизации зависит от точности компаратора и может быть высокой, Р.О может быть выполнен и по другцм схемам.Компаратор может быть выполнен по любой известной схсме. Во многих практических случаях достаточно высокую стабильность может обеспечить просто транзистор, база которого подключена к средней точке резистинного делителя, эмиттер - к источнику опорного напряжения, а коллектор - к дифференцирующей цепочке, В этом случае нсе устройство получается предельно простым.Предлагаемое устройство имеет более высокие динамические параметры( стабильность выходного напряжения прибыстром изменении входного напряже-.,ния и тока нагрузки 1, так как на, входе схемы формирования управляющихимпульсов отсутствуют инерционныеВС-цепи,Б устройстве диапазон регулирования ныхсдцых напряжений расн 1 иряется практически до максимально возможного (от нуля де макси лачьцаго45 50 55 Если мощность управляющих импульсов незначительна, устройство может быть Выполнено без использования промежуточного усилителя 11. Однако в мощных выпрямителях такой вариайт нецелесообразен, так как усилитель значительно повышает КПД схемы формирования управляющих импульсов. Это происходит за счет того, что скважность управляющих импульсов во мно" го раз больше скважности импульсов компаратора, и, следов тельно, при заданной амплитуде импульсов упри за" данном типе тиристоров мощность, потребляемая усилителем, будет во столькоже раз меньше мощности, потребляемой компаратором, Использова- ние усилителя в устройстве позволяамплитудного зкачекия напряжения пичания)1 ак как 11 рн отсутс Гнив В цепей на входе схемы формированияимпульсов, он практически опрецеляется точностью компаратора, которая всегда достаточно высока ( дифференцирующая цепочка на выходе компаратора практически не влияет на диапазон регулирования ). В наибольшей степени преи,гущестна предлагаемого устройства оказывают при использовании устройства и бестрансформаторком варианте при гдобом характере нагрузки, н трансФорматорном варианте при пензмекяющейся нагрузке, а также н качестве предварительного стабилизатора н комбинированных стабилизаторах напряжения.Формула изобретения 1, Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий диоднотиристорный регулирующий орган, входом подключенный к источнику переменного напряжения, а выходом - к вы ходным выводам, параллельно которым подключен емкостной сглаживающий фильтр, схему управления тиристором и реэистивный делитель напряжения, подключенный к источнику переменного напряжения через дополнительный выпрямитель, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью улучшения динамических параметров и расширения диапазона регулирования выходного напряжения, схема управления выпол нена в виде последовательно включенных компаратора напряжения и дифференцирующего элемента, причем вход Источники информации,принятые во внимание при экспертизе Авторское свидетельство СССР ф 518846, кл. Н 02 И 7/155, 1976. 2, Патент США У 3939394,кл. 321-18, 19 б 3. Авторское свидетельство СССР Нф 426228, кл. С 05 Г (46, 1974. 4. Авторское свидетельство СССР Иф 516027, кл. 6 05 Г 1/46, 1976.875563 8компаратора подключен к средней точке резистивного делителя, а выходднфференцирующего элемента - к управляющему выводу регулирующего органа.2. Преобразователь по п, 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что междувыходом дифференцирующего элементаи управляющим выводом регулирующегоО органа включен усилитель.Подписноа СССР Тираж 733ИИПИ Государственного комите о делам изобретений и открь 035, Москва, Ж, Раушская аб.,Составитель Т.Ершовадактор А.Шандор Техред Т.Маточка Корректор Г Назарова3