SU1467545A2 - Стабилизатор посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитани  радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретени  - повышение динамической точности стабилизации. В состав устройства вход т силовой регул тор 1 тока, измерительно усилительный узел 2, ниточник 3 опорного сигнала, магни™ томодул ционный узел 5,. состо щий из магнитного экрана 6, магнитопров о- да 7 с обмоткрй 8 возбуждени , маг- нитопровода 9 с рабочей обмоткой 10, а также компенсационной обмотки 11 и измерительной обмотки 12, намотанных поверх экрана 6, генератор 13 возбуждени , конденсаторы 14, 15, узел 16 демодул ции, состо щий из нерегулируемых резисторов 17, 18, пиковых детекторов 19, 20 и дифференци- .ального усилител  21, вспомогательный регул тор 22 тока, регулируемьй резистор 23. Элементы 5-23 составл ют датчик 4 тока. Генератор 13 возбуждени  выполнен на основе тиристорно- го инвертора посто нного напр жени . В процессе работы стабилизатора имеет место непрерывный контроль тока в нагрузке 24 и подавление переменного напр жени  частоты возбуждени , передаваемого в компенсационную обмотку 11 из обмотки 8 возбуждени . Вследствие этого отпадает необходи-г мость в установке в измерительно- усилительном узле 2 фильтра нижних частот. Это позвол ет получить широкую полосу пропускани  в контуре авторегулировани , и, таким образом , улучшить динамические характеристики устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 нл. (Л 4:ib О) vl СП 4 СЛ К)

Description

1I ib/SAS

относитс  к электрод о г р в с

технике, предназначено дл  использовани  при реализации стабилизирующих источников вторичного электропитани  радиоэлектронной аппаратуры, и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт. св. № 1180862.

Целью J зoбpeтeни   вл етс  повышение динамической точности стабилизации .

На фиг. 1 представлена функциональна  схема стабилизатора посто нного тока; на фиг. 2 - принципиальна  электрическа  схема используемого генератора возбуждени .

Стабилизатор содержит силовой регул тор 1 тока (фиг. 1), измерительно-усилительный узел 2, источник 3 опорного сигнала, датчик 4 тока, в который вход т магнитомодул цион- ньй узел 5, состо щий из экрана 6, первого магнитопровода 7, обмотки 8 возбуждени , второго магиитопровода

20 (фиг. 2), пиковый трансформатор 27 с первичной обмоткой 28 и вторичными обмотками 29 и 30, вентили 31 и 32, электромагнитное реле с обмоткой 33 и замыкающим контактом 34, последо9 , рабочей обмотки 10, компенсацион- 25 вательную КС-цепочку с резистором 35 ной обмотки 11 и измерительной об-„ конденсатором 36, стабилитрон 37

мотки 12, генератор 13 возбуждени , первый конденсатор 14, второй конденсатор 15, узел 16 демодул ции.

и ограничительный резистор 38. Последовательна  КС-цепочка 35-36 соединена с выводами дл  подключени  состо щий из первого нерегулируемого зо источника напр жени  посто нного то- резистора 17, второго нерегулируемо-ка. Обмотка 33 электромагнитного рего резистора 18, пиковых детекторов

ле через стабилитрон 37 подключена к.обкладкам конденсатора 36. Тиристоры подключены к обкладкам конден- эг сатора 36 последовательно через замыкающий контакт 34 реле. Первична  обмотка 28 пикового трансформатора 27 через органичительный резистор 38 соединена с выходом источника синхронизирующего напр жени  (не показан ) , а вторичные обмотки 29 и 30 через вентили 31 и 32 - с цеп ми управл ющих электродов тиристоров 25 и 26. Выходными выводами генератора 13 возбуждени   вл ютс  выводы силовых электродов тиристора 26.

19 и 20 и дифференциального усилител  21, вспомогательный регул тор 22 ток а, регулируемый резистор 23. На функциональной схеме отмечена также нагрузка 24 стабилизатора.

Внутри магнитного экрана 6 помещены первый магнитопровод 7 с намотанной на его обмоткой 8 возбуждени  и второй магнитопровод 9 в намотанной на него рабочей обмоткой 10. Поверх магнитного экрана 6 расположены компенсационна  обмотка 11 и измерительна  обмотка 12. B-KfOfi.b пиковых

детекторов 19 и 20 зашунтированы

нерегулируемыми резисторами 17 и 18, соединёнными один с другим первыми .из выводов. Входы дифференциального усилител  21 подключены к выходам пиковых детекторов 19 и 20. Выход генератора 13 возбуждени  последовательно включенные первый конденсатор 14 и обмотку 8 возбуждени  соединен с вторыми выводами нерегулируемых резисторов 17 ij 18.

Вход вспомогате,пьного регул тора 22 тока подключен к выходу дифферен- 1.01ального усилител  21. 0/1ин из вхо

дов измерительно-усилительного узла 2 соединен с В1)1ходом источника 3 опорного сигнала, а другой вход че- рез компенсационную обмотку 11 - с выходом вспомогательного регул тора 22 тока. Силовой регул тор 1 тока соединен через измерительную обмотку 12 с выводами дл  подключени  нагРузки 23 и подключен управл ющим входом к выходу измерительно-усилительного узла 2. Рабоча  обмотка 10 через последовательно включенные второй конденсатор 15 и регулируемый

резистор 23 соединена с выходом генератора 13 возбуждени .

Генератор 13 возбуждени  выполнен в виде инвертора напр жени  и включает в себ  тиристоры 25 и 26

(фиг. 2), пиковый трансформатор 27 с первичной обмоткой 28 и вторичными- обмотками 29 и 30, вентили 31 и 32, электромагнитное реле с обмоткой 33 и замыкающим контактом 34, последовательную КС-цепочку с резистором 35 „ конденсатором 36, стабилитрон 37

ле через стабилитрон 37 подключена к.обкладкам конденсатора 36. Тиристоры подключены к обкладкам конден- сатора 36 последовательно через замыкающий контакт 34 реле. Первична  обмотка 28 пикового трансформатора 27 через органичительный резистор 38 соединена с выходом источника синхронизирующего напр жени  (не показан ) , а вторичные обмотки 29 и 30 через вентили 31 и 32 - с цеп ми управл ющих электродов тиристоров 25 и 26. Выходными выводами генератора 13 возбуждени   вл ютс  выводы силовых электродов тиристора 26.

Стабилизатор посто нного тока работает следующим образом.

В качестве источника 3 опорного сигнала используетс  источник эталонного тока, который ньщает высокоста

бильный ток величиной I

эт

Этот ток

поступает на один нз входов измерительно-усилительного узла 2, к другому входу которого гго;;кодлтс  ток кo ffleнcaции 1,., лы1)пСчп-ываемый вспомогательным регул тором 22 тока. Величина тока I j занисит от ваггичины тока нагрузки I., протеклющего через

измерительную обмотку I магнитомо- дул цин узла 5. При неравенстве токов Ij и 1, на выходе измерительно- усилительного узла 2 по вл етс  управл ющий сигнал, который поступает на управл ющий вход силового регул тора 1 тока. Под действие зтого сигнала ток нагрузки 1 измен етс  до тех пор, пока величина разбаланса

токов

эт

10

15

20

IK не уменьшитс  до пренебрежимо малого значени , равного величине действующего рассогласовани  замкнутого контура стабилизации.

Ток нагрузки IH, протека  по измерительной обмотке 12 с числом витков Wy, создает в магнитном экране 6 и магнитопроводах 7 и 9 намагничивающую силу (н.с.), равную ,. Ток компенсации 1,, протека  по компенсационной обмотке 11 с числом витков Wj, создает в тех же элементах 6, 7 и 9 н.с. , причем направление . , противоположно направлению н.с. . В этих услови х при равен- 25 стве магнитный экран 6 и магнитопроводы 7 и 9 не подвергаютс  подмагничиванию полем посто нного тока (т.е. - I W 0). К обмотке 8 возбуждени  с выхода генератора 13 возбуждени  поступает переменное напр жение возбуждени  пр моугольной формы. Такое же напр жение подводитс  и к рабочей обмотке 10. При отсутствии подмагничива- ни  магнитопроводов 7 и 9 индуктивности обмоток 8 и 10 велики и по ним протекают небольщие токи, которые создают переменные н.с. соответственно в магнитопроводах 7..и 9. Обмотки 8 ТО подключаютс  к генератору 13 возбуждени  таким образом, чтобы н.с. в магнитопроводах 7 и 9 бьши аправлены навстречу одна другой. этих услови х индуцируемые этими .с. электродвижущие силы в компенационной обмотке 11 взаимно компенируютс  и при точном балансе нар жение .частоты возбуждени  на омпенсационной обмотке 11 отсутству30

35

40

.45

ет. Балансировка осуществл етс  под- 50 отлично от нул , при этом его пол рбором величины конденсатора .14 (грубо ) и с помощью регулируемого рези- стора 23 (точно) .

Величина напр жени  возбуждени  на обмотках 8 и 10 выбираетс  из услови , чтобы амплитуда индукции в магнитопроводах 7 и 9 быпа несколько меньше индукции насыщени . В рассматность определ етс  знаком разбапанс.а dlW. Напр жение с выхода узла 16 де- модул ции воздействует на вход вспомогательного регул тора 22 тока, 55 вследствие зтого воздействи  ток 1 измен етс  до тех пор, пока разбаланс ампервитков 4IW не у1- епы11итьс  до пренебрежимо малого значени , равно10

15

20

25

30

35

40

45

ривлемом режиме ( , - TiU 0) вследстииг симметри  Kpinirn и) чивани  положительные и отрицлтель- ные полуволны (пмпульсы) тока, формирующегос  в цепи рабочей обмотки 10, имеют одинаковуь-; форму и- рапны по амплитуде.

При по влении разба1 анса ампервит- ков , и I (1цМу,- I,,Wt /3IW 0) элементы 6, 7 и 9 подмаг- ничиваютс  полем посто нного тока, причем направление подмагничивани  зависит от знака разбаланса. Н.с. IgWg, создаваема  током возб окдени , знакопеременна, поэтому в один и5

полупериодов возбуждени  н.с. leW,, и

и ь

iJIiy совпадают по направлению, а в другой - направлены навстречу одна другой (здесь 1цИ Ц - соответственно амплитуда тока в цепи обмотки 8 возбуждени  и число витков этой обмотки ) . При согласном направлении указанных н.с. магнитопровод 7 насыщаетс , индуктивность обмотки 8 уменьшаетс  во много раз, что приводит к резкому увеличению амплитуды импульсов тока в обмотке 8 в этот по- лупернод (обозначим амплитуду этого импульса тока 1) . Дл  другого полу- периода возбуждени  указанные н.с. направлены навстречу одна другой и компенсируютс , амплитуда .импульса тока в этот полупериод зависит от величины Д1 : I 5J. AlW/Wg.

Сформированный в цепи обмотки 8 .возбуждени  импульсный ток поступает в узел 16 демодул ции, который осуществл т преобразование поступающих на его вход импульсных сигналов в посто нное напр жение, величина.которого пропорциональна разности амплитуд импульсов положительной и отрицательной пол рности, а знак определ етс  пол рностью большего по амплитуде импульса.

Таким образом, в режиме dlW О напр жение на выходе узла 16 демодул ции равно нулю, а при 4Ш О -

ность определ етс  знаком разбапанс.а dlW. Напр жение с выхода узла 16 де- модул ции воздействует на вход вспомогательного регул тора 22 тока, 55 вследствие зтого воздействи  ток 1 измен етс  до тех пор, пока разбаланс ампервитков 4IW не у1- епы11итьс  до пренебрежимо малого значени , равно5 , 14

го величине действзтощего рассогласо™

вани  замкнутой след щей системы.

Следовательно, в стационарном режиме работы стабилизатора след ща  система поддерживает с высокой точностью баланс ампервитков 1нИ„ Кроме того, контур стабилизации обеспечивает с высокой точностью баланс токов 1(1, Эти два соотношени  описывают статическое состо ние стабилизатора, откуда IH .

Дл  надежной работы стабилизатора во всем диапазоне стабилизируемых токов необходимо обеспечить вьшол- нение услови 

Ig.W:

ц

где 1 глакс максимальный стабилизируемый ток.

С помощью конденсатора 14 обост™ р ютс  импульсы тока в цепи обмотки 8 возбз ждени , что позвол ет существенно уменьшить действующее значение тока возбуждени  при сохранении требуемого амплитудного значени  этого тока.

Общий принцип действи  узла 16 демодул ции не имеет существенных особенностей. Падени  напр жений на резисторах 17 и 18, обусловленные протеканием тока, формирующегос  в обмотке 8 возбуждени , детектируютс  однополупериодными пиковыми детекто- рами 19 и ZU... Посто нные напр жени  на выходах детекторов 19 и 20 имеют одинаковую пол рность, при.этом благодар  специфическому включению резисторов 17 и 18 и их св з м с входами детекторов 19 и 20 каждьй из детекторов 19 и 20 детектирует свою полуволну тока возбуждени  (например , детектор 19 - положительную, а детектор 20 отрицательную). Дл  режима IW О, как уже отмечалось, амплитуда импульсов тока возбуждени  положительной и отрицательной пол рности равны, поэтому равны и напр жени  на выходах детекторов 19 и 20. Соответственно их разность, вьщеленна  дифференциальным усилителем 21, равна нулю. Очевидно, при fllW О, напр жение на выходе дифференциального усилител  21 отлично от нул .

Работа генератора 13 возбуждени  базируетс  на известном принципе инвертировани  посто нного напр жени 

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

56

При подаче напр жени  питани  на соответствуюиа е зажимы инвертора . конденсатор 36 зар жаетс  через резистор 35. При определенной величине напр жени  на конденсаторе 36 срабатывает электромагнитное реле с обмоткой 33, его контакт 34 замыкаетс , обеспечива  подачу напр жени  питани  на тир.исторы, 25 и 26. Стабилитрон 34 позвол ет получить четкое срабатывание реле.

К выводам дл  подачи синхронизирующего напр жени  подводитс  синусоидальное напр жение, которое через . ограничит ельный резистор 38 поступает на первичную обмотку 28 пикового трансформатора 27. Последний преобразует синусоидальное напр жение в импульсное с относительно крутыми фронтами. С вторичных обмоток 29 и 3.0 импульсы напр жени  через электрические вентили 32 и 31 поступают на; управл ющие электроды тиристоров 25 и 26.

Тиристоры 25 и 26 поочередно отпираютс , обеспечива  протекание токов зар да и разр да конденсаторов 14 и 15 через включенные последовательно с ними соответствующие элементы.

При опрокидывании инвертора напр жение на конденсаторе 36 быстро уменьшаетс  вследствие его разр да на низкое сопротивление открытых тиристоров 25 и 26, обмотка 33 реле обесточиваетс , контакт 34 размыкаетс  и напр жение питани  снимаетс  с тиристоров 25 и 26. Конденсатор 36 при размыкании контакта 34 начинает зар жатьс  и, когда напр жение на нем достигает определенного уровн ,, вновь срабатывает реле, контакт 34 замыкаетс  и инвертор включаетс  в работу. За врем  зар да конденсатора 36 тиристоры 25 и 26 восстанавливают свою вентильную прочность .

Через магнитный экран 6 осуществл етс  пр ма  магнитна  св зь между измерительной 12 и компенсационной 11 обмотками. Поэтому при относительно небольщом суммарном активном сопротивлении Ry в цепи компенсационной обмотки 11 происходит трансформаци  переменной составл ющей тока нагрузки на вход измерительно-усилительного узла 2. Поскольку дл  пр дложенного технического решени  нет необходимо-

сти устанавдгнвать Е) узле 2 фильтр нижних частот, обеспечиваютс  высо- , кие динамические показатели стабилизатора

RI:

R к « К Rftbiy, где RK активное сопротивление обмотки 11, RB,- входное сопротивление узла 2, вых выходное сопротивление регул тора 22.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Стабилизатор посто нного тока по авт. св. № 1180862, отличающийс  тем, что, с целью повышени  динамической точности стабилизации , он снабжен вторым конденсатором и регулируемым резистором, а внутрь магнитного экрана магнитомо дул ционного узла введен второй маг- нитопровод с намотанной на него ра бочей обмоткой, причем рабоча  обмотка через последовательно второй конденсатор и регулируемьй резистор соединена с выходом генератора возбуждени  .
2. 2. Стабилизатор по г. 1, о т - л и ч а ю щ и IJ с   тем, что гг ера-г тор возб оклени  «ьполнен н пиле инвертора напр жени , включающего в себ  последовательную КС-цепочку, сое-, диненную с выводами дл  полключени  источника напр жени  посто нного тока , электромагнитное реле, обмотка

   которого через стабилитрон подключена к обкладкам конденсатора КС- цепочки, два тиристора, подключенных к упом нутым обкладкам последоватепь- но через замыкаю1ций контакт реле,

   пиковый трансформатор, первична .

   обмотка которого через ограничительный резистор соединена с выходом источника синхронизир т 11цего напр жени , а две вторичные обмотки через индивидуальные вентили - с цеп ми управл ющих электродов соответствующих тиристоров , причем выходными выводами генератора возбуждени   вл ютс  выводы силовых электродов одного из ти-

   ристоров.

   3

   ю

   СЧД