RU2761184C1 - Стабилизатор напряжения - Google Patents
Стабилизатор напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2761184C1 RU2761184C1 RU2021106993A RU2021106993A RU2761184C1 RU 2761184 C1 RU2761184 C1 RU 2761184C1 RU 2021106993 A RU2021106993 A RU 2021106993A RU 2021106993 A RU2021106993 A RU 2021106993A RU 2761184 C1 RU2761184 C1 RU 2761184C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- amplifier
- voltage
- zener diode
- control winding
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
- G05F1/32—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using magnetic devices having a controllable degree of saturation as final control devices
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/12—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
- G05F1/40—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для автоматической стабилизации напряжения. Техническим результатом является повышение надежности. Стабилизатор напряжения содержит: трансформаторный регулятор напряжения; два диодных моста; два конденсатора; резистор; два стабилитрона; оптрон, представляющий собой оптопару по типу светодиод - фотодиод; усилитель; биполярный транзистор р-n-р типа; две обмотки управления. 1 ил.
Description
Уровень техники
Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для автоматической стабилизации напряжения. Стабилизаторы напряжения, независимо от вида, работают по похожей схеме, включающей в себя трансформатор, регулирующий элемент, управляющий элемент. Трансформатор предназначен либо для повышения, либо для понижения напряжения. Для того, чтобы он мог выполнять эту цель, монтируют регулирующий элемент. Именно он управляет работой трансформатора. Чтобы этот регулирующий компонент «знал», как управлять трансформатором, в стабилизатор монтируют управляющий элемент. Он осуществляет измерение напряжения на входе, сравнивает его с оптимальным напряжением и дает необходимую команду регулирующему элементу. Каждый стабилизационный прибор работает по такой схеме. Разница между ними заключается в строении регулирующих элементов и особенностях трансформатора.
Известен стабилизатор переменного напряжения с вольтодобавочными (вольтоповышающими и вольтопонижающими) трансформаторными регуляторами, первичные обмотки которых включаются параллельно источнику сетевого напряжения с помощью встречно-параллельных тиристоров, а вторичные обмотки - последовательно с нагрузкой. Регулирование выходного напряжения осуществляется в необходимых ограниченных пределах с помощью тиристоров импульсно-фазовым способом. Основным назначением устройства является стабилизация сетевого напряжения в условиях меняющейся нагрузки и возможного изменения ЭДС источника по принципу автоматического регулирования с применением отрицательной обратной связи по напряжению нагрузки. Для повышения быстродействия тиристорного регулятора выключение тиристоров осуществляется принудительно с помощью специального узла искусственной коммутации, основным элементом которого служат коммутирующие конденсаторы (авт. св. СССР N1092648, кл. H02J 3/12).
К недостаткам данного устройства следует отнести дискретность выходного напряжения и значительную сложность реализации.
Наиболее близким аналогом - прототипом к заявляемому техническому решению является стабилизатор напряжения (патент RU 2643166, МПК Н02М 5/12, G05F 1/32, G05F 1/40).
Стабилизатор напряжения содержит трансформаторный регулятор напряжения, первый диодный мост, стабилитрон, резистор, усилитель, транзистор n-р-n типа, конденсатор, второй диодный мост, первую обмотку управления, вторую обмотку управления, причем трансформаторный регулятор напряжения соединен с первым диодным мостом со стороны нагрузки, выход первого диодного моста соединен в параллель со стабилитроном, резистором и входом усилителя, выход усилителя соединен в параллель с базой и эмиттером транзистора, коллектор и эмиттер транзистора соединены в параллель с конденсатором и выходом второго диодного моста, а вход второго диодного моста соединен с началом первой обмотки управления и концом второй обмотки управления, а конец первой обмотки управления и начало второй обмотки управления соединены между собой.
Недостатком данного устройства является низкая надежность, обусловленная отсутствием:
- защиты стабилитрона от возможной перегрузки по току;
- гальванической развязки в цепи управления.
Раскрытие изобретения
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению надежности.
Технический результат достигается тем, что в стабилизатор напряжения, содержащий: трансформаторный регулятор напряжения; первый диодный мост; стабилитрон; резистор; усилитель; первый конденсатор; второй диодный мост; первую обмотку управления; вторую обмотку управления, причем: конец первой обмотки управления и начало второй обмотки управления соединены между собой; начало первой обмотки управления и конец второй обмотки управления подключены к входу второго диодного моста, выход которого соединен в параллель с первым конденсатором; второй (общий) выход усилителя соединен с выходом положительной полярности второго трансформатора; трансформаторный регулятор напряжения, со стороны нагрузки, соединен с входом первого диодного моста, выход положительной полярности которого соединен с катодом стабилитрона, а отрицательной полярности - с первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с анодом стабилитрона, введены второй конденсатор, второй стабилитрон, биполярный транзистор р-n-р типа, оптрон, представляющий собой оптопару по типу светодиод - фотодиод, причем: второй конденсатор подключен в параллель к выходам первого диодного моста; анод светодиода оптрона соединен с катодом первого стабилитрона, а катод соединен с катодом второго стабилитрона, анод которого соединен с анодом первого стабилитрона и вторым выводом резистора; анод фотодиода оптрона соединен с первым (сигнальным) входом усилителя, а катод со вторым (общим) входом усилителя; первый (сигнальный) выход усилителя соединен с базой биполярного транзистора р-n-р типа, катод которого соединен с выходом отрицательной полярности второго диодного моста, а эмиттер -со вторым (общим) выходом усилителя.
Краткое описание чертежа
На фиг. представлена функциональная схема стабилизатора напряжения.
Осуществление изобретения
Стабилизатор напряжения содержит: трансформаторный регулятор напряжения 1; диодный мост 2; конденсатор 3; резистор 4; стабилитрон 5; стабилитрон 6; оптрон 7, представляющий собой оптопару по типу светодиод - фотодиод; усилитель 8; биполярный транзистор 9 р-n-р типа; конденсатор 10; диодный мост 11; обмотку управления 12; обмотку управления 13, причем: трансформаторный регулятор напряжения 1 соединен с диодным мостом 2 со стороны нагрузки, выход отрицательной полярности которого соединен непосредственно с первым выводом конденсатора 3 и через резистора 4, с анодами стабилитронов 5 и 6; катод стабилитрона 6 соединен с катодом светодиода оптрона 7; выход положительной полярности диодного моста 2 соединен со вторым выводом конденсатора 3, катодом стабилитрона 5 и анодом светодиода оптрона 7; анод фотодиода оптрона 7 соединен с сигнальным входом усилителя 8, а катод с общим входом усилителя 8; сигнальный выход усилителя 8 соединен с базой биполярного транзистора 9 р-n-р типа, катод которого соединен с первым выводом конденсатора 10 и выходом отрицательной полярности диодного моста 11, а эмиттер - со вторым выводом конденсатора 10, общим выходом усилителя 8 и выходом положительной полярности диодного моста 11; вход диодного моста 11 подключен к началу обмотки управления 12 и концу обмотки управления 13; конец обмотки управления 12 и начало обмотки управления 13 соединены между собой.
Блок 1 представляет собой трансформаторный регулятор напряжения (например, авт. св. СССР N1119088 А, кл. H01F 29/14; H01F 21/08).
Усилитель 8 (фиг. 2) представляет собой трансимпедансный усилитель с нулевым напряжением смещения, реализуемый на базе инвертирующей схемы включения операционного усилителя (https://ru.wikipedia.org/wiki/Операционный_усилитель_с_токовой_обратной_связью; https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=532581, рис. 2.а). Выходное напряжение которого UУc8, на низких частотах, определяется соотношением (1)
где IФД6 - ток фотодиода оптрона 7;
ROC - резистор обратной связи усилителя 8.
Стабилитрон 6 характеризуется напряжением стабилизации UCт6 согласно условию (2)
где Ucp.ДМ2 - среднее напряжение на выходе диодного моста 2 при нормальном режиме работы;
Imin.СД7 - ток порога зажигания светодиода оптрона 7;
R4 - сопротивление резистора 4.
Стабилитрон 5 характеризуется напряжением стабилизации UCт5 согласно условию (3)
где Iмax.СД7 - максимально допустимый постоянный прямой ток светодиода оптрона 7.
На величину сопротивления резистора 4 накладывается условие (4)
где Umax.ср.ДМ2 - максимальное напряжение на выходе диодного моста 2 при отклонении от нормального режима работы;
Icp.Ст6 - среднее значение тока стабилизации стабилитрона 6.
Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.
В нормальном режиме работы, выходное среднее напряжение диодного моста 2, с учетом условия (2), «подводит» светодиод оптрона 7 к границе зажигания. Фототок фотодиода оптрона 7 отсутствует, согласно выражению (1), выходное напряжение усилителя 8 рано нулю, биполярный транзистор 9 р-n-р типа закрыт, диодный мост 11 не работает.
В случае возрастания напряжения на выходе трансформаторного регулятора напряжения 1, выходное среднее напряжение диодного моста 2 увеличивается, что влечет за собой увеличение тока и яркости свечения светодиода оптрона 7. Фототок фотодиода оптрона 7 возрастает, согласно выражению (1), выходное напряжение усилителя 8 увеличивается пропорционально фототоку. По мере увеличения фототока (выходного напряжения усилителя 8), степень открытия биполярного транзистора 9 р-n-р типа возрастает (сопротивление коллектор-эмиттер транзистора 9 уменьшается), тем самым облегчается путь для протекания тока с выхода диодного моста 11 через биполярный транзистора 9 р-n-р типа, таким образом меняя величину переменного тока в обмотках управления 12 и 13 трансформаторного регулятора напряжения 1, а значит и магнитного потока, что в свою очередь приводит выходное напряжения до установленной нормы.
В случае дальнейшего возрастания напряжения на выходе трансформаторного регулятора напряжения 1, и превышения выходным средним напряжением диодного моста 2 напряжения стабилизации UCт5, стабилитрон 5, согласно условию (3), переходит в режим электрического пробоя, предохраняя тем самым, светодиод оптрона 7 от выхода из строя.
Введение в состав схемы:
- резистора 4 способствует защите стабилитрона 5 от возможной перегрузки по току и повышению надежности функционирования стабилизатора напряжения;
- конденсатора 3, стабилитрона 5 и оптрона 7 обеспечивает гальваническую развязку в цепи управления, при одновременном повышении качества стабилизации выходного напряжения и повышении надежности функционирования стабилизатора напряжения.
Claims (1)
- Стабилизатор напряжения, содержащий: трансформаторный регулятор напряжения; первый диодный мост; стабилитрон; резистор; усилитель; первый конденсатор; второй диодный мост; первую обмотку управления; вторую обмотку управления, причем: конец первой обмотки управления и начало второй обмотки управления соединены между собой; начало первой обмотки управления и конец второй обмотки управления подключены к входу второго диодного моста, выход которого соединен в параллель с первым конденсатором; второй (общий) выход усилителя соединен с выходом положительной полярности второго трансформатора; трансформаторный регулятор напряжения, со стороны нагрузки, соединен с входом первого диодного моста, выход положительной полярности которого соединен с катодом стабилитрона, а отрицательной полярности - с первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с анодом стабилитрона, отличающийся тем, что в устройство введены второй конденсатор, второй стабилитрон, биполярный транзистор р-n-р типа, оптрон, представляющий собой оптопару по типу светодиод - фотодиод, причем второй конденсатор подключен в параллель к выходам первого диодного моста; анод светодиода оптрона соединен с катодом первого стабилитрона, а катод соединен с катодом второго стабилитрона, анод которого соединен с анодом первого стабилитрона и вторым выводом резистора; анод фотодиода оптрона соединен с первым (сигнальным) входом усилителя, а катод со вторым (общим) входом усилителя; первый (сигнальный) выход усилителя соединен с базой биполярного транзистора р-n-р типа, катод которого соединен с выходом отрицательной полярности второго диодного моста, а эмиттер - со вторым (общим) выходом усилителя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021106993A RU2761184C1 (ru) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Стабилизатор напряжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021106993A RU2761184C1 (ru) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Стабилизатор напряжения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2761184C1 true RU2761184C1 (ru) | 2021-12-06 |
Family
ID=79174217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021106993A RU2761184C1 (ru) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Стабилизатор напряжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2761184C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2795045C1 (ru) * | 2022-12-23 | 2023-04-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Стабилизатор напряжения |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3013202A (en) * | 1954-05-14 | 1961-12-12 | Basic Products Corp | Electrical system for compensating for line voltage variations |
SU1092648A1 (ru) * | 1983-04-26 | 1984-05-15 | Псковский Филиал Ленинградского Ордена Ленина Политехнического Института Им.М.И.Калинина | Устройство дл однофазного регулировани напр жени сети |
SU1119088A1 (ru) * | 1983-07-11 | 1984-10-15 | Предприятие П/Я Г-4294 | Регул тор напр жени |
RU2106712C1 (ru) * | 1996-11-20 | 1998-03-10 | Открытое акционерное общество "Российская электротехническая компания" | Дроссель насыщения |
RU2643166C2 (ru) * | 2016-07-13 | 2018-01-31 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Стабилизатор напряжения |
-
2021
- 2021-03-16 RU RU2021106993A patent/RU2761184C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3013202A (en) * | 1954-05-14 | 1961-12-12 | Basic Products Corp | Electrical system for compensating for line voltage variations |
SU1092648A1 (ru) * | 1983-04-26 | 1984-05-15 | Псковский Филиал Ленинградского Ордена Ленина Политехнического Института Им.М.И.Калинина | Устройство дл однофазного регулировани напр жени сети |
SU1119088A1 (ru) * | 1983-07-11 | 1984-10-15 | Предприятие П/Я Г-4294 | Регул тор напр жени |
RU2106712C1 (ru) * | 1996-11-20 | 1998-03-10 | Открытое акционерное общество "Российская электротехническая компания" | Дроссель насыщения |
RU2643166C2 (ru) * | 2016-07-13 | 2018-01-31 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Стабилизатор напряжения |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2795045C1 (ru) * | 2022-12-23 | 2023-04-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Стабилизатор напряжения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101236292B1 (ko) | 전원 공급 장치의 다기능용 단자 | |
US7525259B2 (en) | Primary side regulated power supply system with constant current output | |
US10020744B2 (en) | Circuits and methods for reducing output voltage overshoot of switch mode power supply | |
JP2002330584A (ja) | 電気回路の消散型クランプを行うための方法および装置 | |
US9318961B2 (en) | Switching power-supply device | |
JP2009081992A (ja) | ソリッドステート・スイッチ用の高効率ドライバ回路 | |
US11264915B2 (en) | AC-DC converter and AC-DC rectifier | |
TW201840116A (zh) | 高壓充電控制方法、電源控制器、以及電源供應器 | |
JP2016042765A (ja) | スイッチング電源装置 | |
US6256179B1 (en) | Switching power supply apparatus | |
RU2761184C1 (ru) | Стабилизатор напряжения | |
JP2016189655A (ja) | スイッチング電源装置 | |
US10615681B2 (en) | Switching power supply circuit | |
JP6109976B1 (ja) | 自動電圧調整器 | |
US20210351580A1 (en) | Power adapter and electronic device | |
JP2015126638A (ja) | スイッチング電源装置 | |
JP3561878B2 (ja) | 過電流保護回路 | |
JP2919182B2 (ja) | スイッチングレギュレータ制御回路 | |
CN212572444U (zh) | 一种发电机励磁变压器 | |
JP2014236639A (ja) | スイッチング電源装置 | |
JP7309582B2 (ja) | 電源回路の制御装置及び制御方法 | |
CN111799998B (zh) | 一种适用于高压电子设备的变换器 | |
RU189607U1 (ru) | Устройство защиты от перенапряжений | |
CN117477913A (zh) | 开关电源装置以及控制方法,集成控制电路 | |
JP2021093886A (ja) | スイッチング電源装置 |