Стабилизатор напряжения переменного тока

союз советснихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ1 ЕСПУБЛИН ОЦ 5 С 05 Р ТЕНИЯ му входу компара вход подключен к ора 17 напрявыходу мосторавлявщийкомнаратора 17 выходного жениявого вь вхо напря ство СССР44, 1981.во СССР2, 1 о 79,ЕНИЯ ПЕРЕИЕН капряж амплит на вых я изменением о напряжения 15, компенвога напряже отрицатель- напряжения ве источника сируюциния. Пных отот номи ся к электроторичным исзированным тока. Цель КПД. Цель досизатор переен двухпот торо ка, выричнойора 8 и выпол- оронней мостового комму онаго госудА ственный номитетПО ИЗОВ ЕЕНИЯМ И ОТНЕЫТИЯМпРи Гкнт сссР ОПИСАНИ(54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖНОГО ТОКА(57) Изобретение относиттехнике, в частности к вточникам питания стабили напряжением переменного изобретения - повьвение тигается тем, что стаби нного напряжения сна зиционным импульсным стабилЭ15 напряжения постоянного т ход которого подклР 1 чен к вт выпрямителя 6, а упдклвчен к выходуния. Стабилизацияния обеспечиваетсды трапециевидногде стабилизаторам отклонения сетеи положительных илонениях сетевогонального в качест синусоидального напряжения используеся автотрансАорматорная понижающаяобмотка 2 трансформатора 1. Источником трапециевидного напряжения служидвухпозиционкый импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока (ИС15, питаемый от мостового выпрямителя 6, Сложение двух напряжений .осугествляет мостовой коммутатоо 8ненный на кличах 9-12 с двуст1576886 заторака. Нап ого и регулир марноеде стаб еременине при Для это подклювыраба пропор ого т ый элемент 16, у стабилизатор рассогласовани го измеритель ченный к выхо тывает сигн проводимостью. Сумма напряжений подафтся на выход стабилизатора, к котоому подключена нагрузка 14. Измериельный элемент 16 вырабатывает инфор 5ацию о величине отклонения выходного Напряжения стабилизатора от номинального иподает еев виде опорного напряжения на один из входов компаратора 17 напряжения, на другои вход которого с потенциометра 18 поступает информа" Изобретение относится к электрогехнике и может быть использовано для стабилизации напряжения электропри 1 мников, питаемых от промьппленной 20 сети переменного тока, в частности бытовой аппаратуры.Цель изобретения - повышение К 1 Щ,На Фиг. 1 представлена структурная схема стабилизатора напряжения переменного тока; на Фиг. 2 - принципиальная электрическая схема стабилизатора; на Фиг. 3 - диаграммы, поясняющие работу стабилизатора; на Фиг. 4 - схема пути протекания тока 30 нагрузки на разных интервалах времени.Стабилизатор напряжения содержит трансФорматор 1, снабженный автотрансФорматорной обмоткой 2 и понижающими 35 обмотками 3-5, мостовые выпрямители 6 и 7, подключенные к обмоткам 3 и 4 трансФорматора 1, мостовой коммутатор 8, выполненныйна ключах 9-12 с двусторонней проводимостью, к управ ляющим входам которых подключены выходы усилителя-Формирователя 13 управляющих импульсов. Одна иэ диагоналей коммутатора 8 включена последовательно с автотрансФорматорной обмоткой 2 трансформатора 1 и с нагрузкой 14, подключенной к выходным выводам, а другая диагональ коммутатора 8 подключена к выходу двухпоэиционного стабилизатора 15 напряжения постоянного тока, вход которого подключен к выходу мостового выпрямителя 6. К выходу стабилизатора подключен также измерительный элемент 16, выход которого подключен к одному иэ входов компаратора 17 напряжения, второй вход которого через потенциометр 18 подключен к выходу двухпозиционного импульсного стабилизатора 15, а выход - к входу ция о величине напряжения на выходеИСН 15. Напряжение на выходе ЧСНподдерживается на уровне опорного, Взависимости от изменений величины сетевого входного напряжения и нагрузки изменяется амплитуда трапециевидного напряжения, а выходное напряжениеподдерживается неизменным с определяемой параметрами схемы точностьюи высоким КПЦ. 4 ил. управления ключа 19 двухпозиционногоимпульсного стабилизатора 15,Ключи 9-12, фиг. 2 представляютсобой транзисторы 20-23 с подключенными к ним встречно-параллельно диодами 24-27. Усилитель-формирователь 13,выполненный на транзисторах 28 и 29 ивыходном трансформаторе 30, входомподключен к понижающей обмотке 5 трансформатора 1. 1 вухпоэиционный импульсный стабилизатор 15 содержит ключ 19,дроссель 31, конденсатор 32 и диод 33,Измерительный элемент 16 содержитразвязывающий трансформатор 34, выпрямитель 35, Фильтр 36, дифференциальный усилитель 37, источник опорногонапряжения, выполненный в виде стабилитрона 38 и подключенный к одномуиз входов усилителя 37.Стабилизатор напряжения переменно 1га тока работает следующим образом.Напряжение сети, подаваемое на автотрансформаторную обмотку 2 трансФорматора 1, может. отклоняться по величине в меньшую или большую сторонуот номинального значения, Напряжение на выходных выводах трансформаторнои обмотки 2, меньшее номинального напр жения, суммируется при помощи коммутатора 8 с автоматически регулируемы напряжением, получаемым на выходе двухпозиционного импульсного стабили 15 напряжения постоянного торяжение на выходе двухпозицио пульсного стабилизатора 5 уется таким образом, что сумнапряжение, получаемое на вых илизатора напряжения и ка, постоянно по вели меняющемся напряжении се5 10 15 20 5 15циональный отклонению напряжения, подаваемый на Один иэ входов компаратора 17 напряжения и являющийся для компаратора 17 опорным напряжением. Навторой вход компаратора 17 подаетсяпри помощи потекциометра 18 выходноенапряжение двухпозиционного импульсного стабилизатора 15. Компаратор 17вырабатывает сигкал, отпирающий транзисторный ключ 19 двухпозиционногоимпульсного стабилизатора 15, еслинапряжение, подаваемое с потекциометра 18, меньше опорного напряжения,подаваемого с измерительного элемента 16.Пока мгновенное значение напряжения, подаваемого на днухпоэициокныйимпульсный стабилизатор 15 с выходавыпрямителя 6, меньше опорного напряжения (фиг.З, интервалы между восьмым и первым и между шестым и третьиммоментами времени), ключ 19 отперти на выход стабилизатора подаетсянапряжение выпрямителя 6 (за вычетомвнутреннего падения напряжения вдвухпозиционном импульсном стабилизаторе 15).Когда мгновенное значение напряжения на входе двухпоэиционного импульсного стабилизатора 15 превыситзначение опорного, компаратор 17 прекращает подачу Отпирающего сигнал,ключ 19 записается, ток дросселя 31замыкается через диод 33, конденсатор 32 стабилизатора начинает разряжаться током нагрузки, соотношениенапряжениИ на входах компаратора 17вновь мейяется на обратное, ключ 19отпирается, и процессы повторяютсяключ 19 периодически отпирается и за-,пирается, а напряжение ка выходедвухпозиционного импульсного стабилизатора 15 поддерживаетсяна уровне,определяемом опорным напряжением(фиг,З, интервалы между пятым и шестым и между седьмым и восьмым моментами времени),Частота переключений ключа 19 составляет, как правило, от сотен герц,до десятков килогерц,а амплитудапульсаций напряжения на выходе стабилизатора 15 - десятки - сотни милливольт. На фиг. 3 условно заниженачастота переключений и завышена амплитуда пульсаций.При понижении выходного напряжениястабилизатора, например, из-за понижения сетевого напряжения, напряжение ка выходе.измерительного элемента 16 повышае гся, вследствие этого повышается напряжение ка выходе двухпо-. зиционного импульсного стабилизатора 15 и компенсирует уменьшение выходного напряжения стабилизатора. При повышении выходного напряжения напряжение на выходе двухпозиционного импульсного стабилизатора 15 понижается, компенсируя увеличение напряжения,Напряжение Б на выходе стабилистзатора 15 Однополярко, и для его сложениЯ с напРЯжением Бт обмотки 2 трансформатора 1 служит мостовой коммутатор 8, ключи 9-12 которого для обеспечения двухсторонней проводимости выполнены на сбраткых диодах 24- 27 и транзисторах 20-23, управляемых импульсами прямоугольнсй формы с выхода усилителя-Формирователя 13, представляющего собой усилитель на трансформаторе 30 и транзисторах 28 и 29, 25 управляемых напряжением обмотки 5трансформатора 1, так что ключи коммутатора 8 управляются синхронно ссетевым напряжением. Фиг, 3 и 4 иллюстрируют сложение напряжений автотрансформаторной обмотки 2 и двухпозиционного импульсного стабилизатора 15 при отстающем (индуктивногохарактера) токе нагрузки, а такжеработу ключевых элементов стабилизатора, На фиг. 3 соответственно пока заны временные кривые напряжений нагрузки Б(на выходе стабилизаторанапряжения переменного тока), напряжение на выходе ил 1 пульсного стабилизатора и тока нагрузки 1., а такжеусловно (широкими линиями) отпертоесостояние состветствующих по нумерации ключей схемы. Отмеченные моментывремени соответствуют: первый и третий - переходу тока через нуль, четвертый и второй - переходу напряжений через куль, пятый, шестой, седьмой и восьмой - началу и окончаниюработы ключа 19 в режиме переключений.50 Когда полярность напря; ния и направление тока совпадают (фиг.4 а, интервал между первым и вторым моментами,врел 1 еки на фиг.З), отперты транзисторы 20;1 23 (фиг.2 и 4) ключей 9 и 12 коммутатора 8 и ток нагрузки течет по цепи; обмока 2 - на. грузка 14 - транзистор 23 - двухпоэиционный ил 1 пульсный стабилизатор15 - транзистор 20 - обмотка 2, Наследующем интервале (фиг. 4 б, времямежду моментами вторым и третьим нафиг.Э) ток сохраняет напряжение, анаправление меняет полярность, Сигналуправления, подав аемый от усилителяформирователя 13 на транзисторы 2023, изменяется на противоположный,транзисторы 20 и 23 запираются, натранзисторы 21 и 22 ключей 10 и 11коммутатора 8 поступает отпирающийсигнал, но из-за того, что ток нагрузки еще не изменил направление,транзисторы 21 и 22 не могут отпереться а отпираются диоды 25 и 26.Когда ток нагрузки изменяет направление, начинают проводить транзисторы21 и 22 (фиг, 4 в, интервал междуТретьим и четвертым моментами времеи на фиг. 3). После того, как напряжение изменяет полярность, подается отпирающий сигнал на транзисторы 20 и 23, но их отпирание не происходит, так как ток еще не изменил 25Направления, и отпираются диоды 24и 27 (фиг.4, время между четвертыми первым моментами на фиг.3), Далеепроцессы повторяются. Когда направление тока соответствует полярности 30напряжения (фи.4 а,в), энергия в нагрузку передается из обмотки 2 трансформатора 1 и через выпрямитель 6и стабилизатор 15 от обмотки 3 трансформатора 1, а при протекании токаЕ направлении, . обратном полярностинапряжения (фиг.4 б,г), энергия постуцает от обмотки 2 трансформатора 19 нагрузку и частично в стабилизатор15, но так как стабилизатор 15 и выпрямитель 6 не могут обеспечить рекуперацию энергии в сеть, то эта энергия запасается в конденсаторе Э 2 стабилизатора 15, заряжая его до напряжения, превьппающего мгновенное значение напряжения на обмотке 3 трансфор"Иатора 1. Для того; чтобы это превышение не играло существенной роли вработе стабилизатора, емкость конденсатора должна выбираться исходя из этого условия (превышение напряжения обратно пропорционально емкости конденсатора),На следующем интервале времени энергия, запасенная в конденсаторе, передается в нагрузку.Обмотка 4 трансформатора 1 и выпрямитель 7 предназначены для питания усилителя-формирователя 13, измерительного элемента 16 и компаратора 7.Таким образом, в предлагаемом стабилизаторе обеспечивается КПД за счет работы всех элементов в ключевомрежиме при незначительных искажениях формы выходного напряжения стабилизатора напряжения переменного тока.Формула и э о б р е т е н и яСтабилизатор напряжения переменного тока, содержащий трансформатор,снабженный двумя понижающими и автотрансформаторной обмотками, мостовойвыпрямитель, подключенный к одной изпонижающих обмоток трансформатора,измерительный элементвходом подключенный к выходным выводам, а выходом - к одному из входов компараторанапряжения, мостовой коммутатор, выполненный на ключах с двустороннейпроводимостью, одна диагональ которого включена последовательно с выходными выводами и отпайкой автотрансформаторной обмотки, подключенной квходным выводам, усилитель-формирователь управляющих импульсов, выходыкоторого подключены к входам ключеймостового коммутатора, а вход - кдругой из понижающих обмоток трансформатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения КПД, стабилизатор снабжен двухпозиционным импульсным стабилизатором напряжения постоянного тока, выход которого подключенк второй диагонали мостового коммутатора и к второму входу компаратора напряжения, вход подключен к выходу мостового выпрямителя, а управляющий вход подключен к выходу компаратора напряжения,1576886 Составитель А. Колоколкинфедактор Н. Тупица Техред Л.Сердюкова Кор Р С. Черни сн Тираж о ри ГКНТ СССР льский комбинат "Патент", г Ужгород, ул, Гагарин роизводственно-изд Заказ 184 ЭНИИПИ Го дарственного комит 13035, Иоскв и Ж зобретениям. и открытия Раушская наб., д, 4/5