SU661528A1

SU661528A1 - Dc voltage stabilizer

Info

Publication number: SU661528A1
Application number: SU772489270A
Authority: SU
Inventors: Михаил Вениаминович Колоколов; Лев Михайлович Зарецкий; Надежда Павловна Изакова
Original assignee: Предприятие П/Я М-5619
Priority date: 1977-05-24
Filing date: 1977-05-24
Publication date: 1979-05-05

Description

1one

Изобретение относитс к электротехнике и предназначено дл использовани в ка честве вторичного источника электропитани аппаратуры различного назначени .The invention relates to electrical engineering and is intended for use as a secondary power source for various equipment.

Известен стабилизатор напр жени , содержащий силовую часть (переключающие транзисторы, выходной трансформатор, выпр митель , фильтр), узел управлени , датчики тока и регул тор напр жени .с узлом вольт-секундного выравнивани 1.A voltage regulator is known, comprising a power unit (switching transistors, an output transformer, a rectifier, a filter), a control unit, current sensors and a voltage regulator. With a VL equalization unit 1.

Недостатком известного стабилизатора вл етс низкий КПД и сложность схемы.A disadvantage of the known stabilizer is the low efficiency and complexity of the circuit.

Наиболее близким техническим рещением к изобретению вл етс стабилизатор посто нного напр жени , содержащий силовой блок, выполненный на базе полупроводникового инвертора с переключающими транзисторами и выходным трансформатором, датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, через одну часть первичной цепи которого, выполненной в виде отдельной обмотки, вторична обмотка выходного трансформатора подключена к входу выпр мител с фильтром, выходом подсоединенного к выходам дл подключени нагрузки, через другую часть первичной цепи трансформатора тока первична цепь выходного трансформатора включена между коллекторами переключающих транзисторов полупроводникового инвертора, а вторична , цепь трансформатора тока соединена с нагрузочным резистором, управл ющий блок, состо щий из задающего генератора, выход которого соединен с входом счетного триггера, выходами подключенного к первым входам двух схем совпадени , выходы которых соединены с базами переключающих транзисторов, и регул тор напр жени с блоком вольт-секундного выравнивани , с усилителем сигнала ощибки, входом, подключенным к одному из выводов дл подключени нагрузки, делителем напр жени на резисторах, двум пиковыми детекторами, входы которых соединены с нагрузочным резистором, а выходы подсоединены к суммирующему резистору, и широтно-импульсный модул тор, первым входом соединенный с выходом задающего генератора 2.The closest technical solution to the invention is a DC voltage regulator containing a power unit made on the basis of a semiconductor inverter with switching transistors and an output transformer, a current sensor made in the form of a current transformer, through one part of the primary circuit, made as a separate winding, the secondary winding of the output transformer is connected to the rectifier input with a filter connected to the outputs for connecting the load through another part of the transformer. The primary current transformer circuit is the primary output transformer circuit connected between the collectors of the switching transistors of the semiconductor inverter, and the secondary transformer circuit is connected to the load resistor, the control unit consisting of a master oscillator, the output of which is connected to the input of the counting trigger, the outputs connected to the first inputs two matching circuits, the outputs of which are connected to the bases of the switching transistors, and the voltage regulator with the volt-second leveling unit, with An error signal, an input connected to one of the terminals for connecting the load, a voltage divider on the resistors, two peak detectors, whose inputs are connected to the load resistor, and the outputs are connected to a summing resistor, and a pulse-width modulator, the first input connected to the output of the master oscillator 2.

Недостатком такого стабилизатора посто нного напр жени вл етс низка точность вольт-секундного выравнивани из-за инерционности схемы.The disadvantage of such a constant voltage regulator is the low accuracy of the volt-second alignment due to the inertia of the circuit.

Целью изобретени вл етс повыщени&The aim of the invention is to increase &

точности йольт-секундного выравнивани стабилизатора посто нного напр жени .accuracy of the volt-second leveling constant voltage stabilizer.

Дл этого в стабилизаторе посто нного напр жени , содержащем силовой блок, выполненный на базе полупроводникового инвертора с переключающими транзисторами и выходным трансформатором, датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, через одну часть первичной цепи которого, выполненной в виде отдельной обмотки, вторична обмотка выходного трансформатора подключена к входу выпр мител с фильтром , выходом подсоединенного к выходам дл подключени нагрузки, через другую часть первичной цепи трансформатора тока первична цепь выходного трансформатора включена между коллекторами .переключающих транзисторов полупроводникового инвертора , а вторична цепь трансформатора тока соединенас нагрузочным резистором, управл ющий блок, состо щий из задающего генератора, выход которого соединен с входом счетного триггера, выходами подключенного к первым входам двух схем совпадени , выходы которых соединены с базами переключающих транзисторов, и регул тор напр жени с блоком вольт-секундного выравнивани , с усилителем сигнала ощибки, выходом подключенным к одному из выводов дл подключени нагрузки, делителем напр жени на резисторах, двум пиковыми детекторами , входы которых соединены с нагрузочным резистором, а выходы подсоединены ксуммирующему резистору, и широтно-импульсный модул тор, первым входом соединенный с выходом задающего генератора, в регул тор напр жени введен делитель из четырех резисторов и дополнительный щиротно-импульсный модул тор, выход которого соединен со вторым входом одной из схем совпадени , первый вход соединен с выходом задающего генератора и первым входом основного щиротно-импульсного модул тора, а второй вход соединен .с первым выводом первого резистора делител напр жени , вторым выводом подсоединенного к общей точке схемы стабилизатора и вторым выводом второго резистора делител напр жени , первый вывод которого соединен с выходом усилител сигнала ощибки и вторым выводом третьего резистора делител напр жени , первый вывод которого соединен со вторым входом основного щиротно-импульсного модул тора, выходом подсоединенного ко второму входу второй схемы совпадени , и вторым выводом четвертого резистора делител напр жени , первый вывод которого соединен со средней точкой суммирующего резистора .For this, in a DC voltage regulator containing a power unit made on the basis of a semiconductor inverter with switching transistors and an output transformer, a current sensor made in the form of a current transformer, through one part of the primary circuit of which is made as a separate winding, the secondary output winding the transformer is connected to the rectifier input with a filter, output connected to the outputs for connecting the load, through another part of the primary circuit of the current transformer one transformer is connected between the collectors of the switching transistors of the semiconductor inverter, and the secondary circuit of the current transformer is connected to a load resistor, a control unit consisting of a master oscillator, the output of which is connected to the input of the counting trigger, the outputs connected to the first inputs of two coincidence circuits, the outputs of which are connected with switching transistors bases, and a voltage regulator with a volt-second leveling unit, with a fault signal amplifier, output connected to one of terminals for connecting the load, a voltage divider on the resistors, two peak detectors, the inputs of which are connected to the load resistor, and the outputs are connected to the summing resistor, and a pulse-width modulator, the first input connected to the output of the master oscillator, a voltage divider is inserted into the voltage regulator of four resistors and an additional pulse-width modulator, the output of which is connected to the second input of one of the matching circuits, the first input is connected to the output of the master oscillator and the first input of the main The second pulse-width modulator and the second input are connected to the first output of the first resistor of the voltage divider, the second output connected to the common point of the stabilizer circuit and the second output of the second resistor of the voltage divider, the first output of which is connected to the output of the error amplifier signal and the second output the third resistor of the voltage divider, the first output of which is connected to the second input of the main pulse-width modulator, the output connected to the second input of the second coincidence circuit, and the second output The Fourth resistor voltage divider, the first terminal of which is connected to a midpoint of the summing resistor.

S На чертеже представлена функциональна схема стабилизатора посто нного напр жени .S The drawing shows a functional DC voltage regulator circuit.

Стаби лизатор посто нного напр жени содержит силовой блок, выполненный на базе полупроводникового инвертора с переключающими транзисторами I, 2 и выходным трансформатором 3 с первичными обмотками 4, 5 и вторичной обмоткой 6, .один вывод которой соединен с первым выходным выводом выпр мител 7 с фильтром, выходом подсоединенного к выводам дл подключени нагрузки; управл ющий блок, состо щий из задающего .генератора 8, выход которого соединен с входом счетного триггера 9, выходами подсоединенного к первым входам схем совпадени 10 и 11; датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока 12 с первичными обмотками 13 и 14, компенсирующей обмоткой 15 и выходной обмоткой 16 с нагрузочным резистором 17; регул тор напр жени , состо щий из двух щиротно-импульсных модул торов 18 и 19, первые входы которых соединены с выходом задающего генератора 8, а выходы подсоединены ко вторым входам схем совпадени 11 и 10 соответственно , делител напр жени из четырех резисторов 20, 21, 22, 23, усилител сигнала 24 ощибки, пиковых детекторов 25 и 26 разной пол рности, входы которых соединены с нагрузочным резистором 17, а между выходами включен суммирующий резистор 27, средн точка которого соединена с одним из выводов резистора 23, второй вывод резистора 23 соединен со вторым входом щиротно-импульсного модул тора 19 и одним из выводов резистора 22, второй вывод резистора 22 соединен с выходом усилител сигнала ощибкиThe DC voltage stabilizer contains a power unit made on the basis of a semiconductor inverter with switching transistors I, 2 and an output transformer 3 with primary windings 4, 5 and secondary winding 6, the single output of which is connected to the first output terminal of the rectifier 7 with filter output connected to the terminals for connecting the load; a control unit consisting of a master oscillator 8, the output of which is connected to the input of the counting flip-flop 9, the outputs connected to the first inputs of the coincidence circuits 10 and 11; current sensor, made in the form of a current transformer 12 with primary windings 13 and 14, a compensating winding 15 and an output winding 16 with a load resistor 17; a voltage regulator consisting of two pulse-width modulators 18 and 19, the first inputs of which are connected to the output of the master oscillator 8, and the outputs connected to the second inputs of the coincidence circuit 11 and 10, respectively, the voltage divider of the four resistors 20, 21 , 22, 23, the signal amplifier 24 of the fault, the peak detectors 25 and 26 of different polarity, the inputs of which are connected to the load resistor 17, and a summing resistor 27 connected to the outputs, the midpoint of which is connected to one of the terminals of the resistor 23, the second terminal of the resistor 23 connection En with the second input of the pulse-width modulator 19 and one of the terminals of the resistor 22, the second terminal of the resistor 22 is connected to the output of the error signal amplifier

24 и одним из выводов резистора 21, второй вывод резистора 21 соединен со вторым входом щиротно-импульсного модул тора 18 и одним из выводов резистора 20, второй вывод которого соединен с общей точкой схемы. Стабилизатор напр жени работает следующим образом.24 and one of the terminals of the resistor 21, the second terminal of the resistor 21 is connected to the second input of the pulse-width modulator 18 and one of the terminals of the resistor 20, the second terminal of which is connected to the common point of the circuit. The voltage regulator operates as follows.

При включении стабилизатора импульсы с удвоенной частотой преобразовани с задающего генератора 8 поступают на. вход счетного триггера 9 и на первые входы щиротноимпульсных модул торов 18 и 19. С выходов счетного триггера 9пр моугольные импульсы со скважностью у 2 поступают на входы схемы 10 и II совпадени , которые управл ют переключающими транзисторами 1 и 2. .When the stabilizer is turned on, the pulses with a double conversion frequency from the master oscillator 8 arrive at. the input of the counting trigger 9 and the first inputs of the pulse-width modulators 18 and 19. From the outputs of the counting trigger 9, rectangular pulses with a duty cycle of 2 are fed to the inputs of the circuit 10 and II coincidence, which control the switching transistors 1 and 2..

Выходное напр жение стабилизатора сравниваетс с опорным и усиливаетс усилителем сигнала 24 ощибки. Усиленный сигнал ощибки поступает в точку соединени резисторов 22 и 21. Резисторы 20, 21 и 22, 23The output voltage of the stabilizer is compared with the reference voltage and amplified by the error signal amplifier 24. The amplified fault signal goes to the connection point of resistors 22 and 21. Resistors 20, 21 and 22, 23

образуют два идентичных делител напр жени .form two identical voltage dividers.

При увеличении (уменьщении) выходного напр жени на выходе стабилизатора увеличиваетс (уменьщаетс ) напр жение сигнала ощибки на выходе усилител сигнала ощибки. Это напр жение, поделенное двум идентичными делител ми на резисторах 20, 21 и 22, 23, подаетс на входы двух идентичных щиротно-импульсных модул торов 18 и 19. Соответственно уменьщаетс (увеличиваетс ) длительность импульсов на выходах широтно-импульсных модул торов, а также импульсов, подаваемых со схем 10 и 11 совпадени на переключающие транзисторы 1 и 2, что приводит к уменьшению (увеличению ) уровн выходного напр жени стабилизатора и приведению его до номинала. Таким образом осупдествл етс стабилизаци выходного напр жени стабилизатора.Increasing (decreasing) the output voltage at the output of the stabilizer increases (decreases) the voltage of the error signal at the output of the error signal amplifier. This voltage, divided by two identical dividers on resistors 20, 21 and 22, 23, is fed to the inputs of two identical pulse-width modulators 18 and 19. The duration of the pulses at the outputs of the pulse-width modulators, as well as the pulses supplied from the circuits 10 and 11 coincide with the switching transistors 1 and 2, which leads to a decrease (increase) in the level of the output voltage of the stabilizer and bring it to the nominal value. Thus, the stabilization of the output voltage of the stabilizer is appreciated.

В случае возникновени вольт-секундной асимметрии, вызванной, например, различным временем рассасывани неосновных носителей в переключающих транзисторах 1 и 2, происходит увеличение тока намагничивани выходного трансформатора, возраста , ние коллекторного тока одного из переключающих транзисторов 1 или 2, по вление на выходах пиковых детекторов 25 и 26 разных по абсолютному значению напр жений. При этом напр жение в средней точке суммирующего резистора 27 становитс отличным от нул , а пол рность этого напр жени указывает , в каком из полупериодов происходит увеличение амплитуды тока намагничивани . Благодар тому, что выходное сопротивление усилител сигнала ощибки мало и может быть доведено до сколь угодно малой величины , напр жение на резисторе 20, пропорциональное величине сигнала ощибки, не зависит от величины напр жени на средней точке суммирующего резистора 27, вл ющегос сигналом асимметрии. В свою очередь напр жение в точке соединени резисторов 22 и 23 оказываетс равным сумме двух напр жений: напр жени сигнала ощибки, равного напр жению в точке соединени резисторов 20 и 21 и напр жению сигнала асимметрии . Это напр жение складываетс с напр жением сигнала ощибки на делителе, состо щем из резисторов 22 и 23 таким образом , что напр жение в точке соединени этих резисторов становитс меньще или больще напр жени в точке соединени резисторов 21 и 22. на величину, пропорциональную сигналу асимметрии. При этом на вход щиротно-импульсного модул тора 18 подаетс напр жение, пропорциональное только сигналу ошибки, а на вход, широтно-импульсного модул тора 19 подаетс напр жение, пропорциональное алгебраической сумме сигналов ощибки и асимметрии. На выходе щиротноимпульсного модул тора 18 длительность импульса остаетс такой же, как до возникновени вольт-секундной асимметрии, а на выходе щиротно-импульсного модул тора 19 длительность импульса уменьщаетс или увеличиваетс , в зависимости от того, в каком из полупериодов произощло увеличение тока намагничивани трансформатора 3, вызыванное , например, разным временем рассасывани неосновных носителей в переклк)чающих транзисторах 1 и 2. Длительность импульса на выходе схемы 10 совпадени , вход которой соединен с выходом широтно-импульсного модул тора 19, тоже уменьщаетс или.In the case of volt-second asymmetry, caused, for example, by different resorption times of minority carriers in switching transistors 1 and 2, an increase in the magnetization current of the output transformer, age, increase in the collector current of one of the switching transistors 1 or 2, the peak detectors 25 and 26 different in absolute value stresses. In this case, the voltage at the midpoint of the summing resistor 27 becomes different from zero, and the polarity of this voltage indicates in which of the half-periods the magnitude of the magnetizing current increases. Due to the fact that the output impedance of the fault signal amplifier is small and can be brought to an arbitrarily small value, the voltage across the resistor 20, proportional to the magnitude of the fault signal, does not depend on the voltage value at the midpoint of the summing resistor 27, which is an asymmetry signal. In turn, the voltage at the junction of resistors 22 and 23 is equal to the sum of two voltages: the fault signal voltage equal to the voltage at the junction of resistors 20 and 21 and the voltage of the asymmetry signal. This voltage is added to the voltage of the fault signal on the divider consisting of resistors 22 and 23 so that the voltage at the junction of these resistors becomes less or more than the voltage at the junction of resistors 21 and 22. By an amount proportional to the asymmetry signal . In this case, the input of the pulse-width modulator 18 is supplied with a voltage proportional only to the error signal, and the input of the pulse-width modulator 19 is supplied with a voltage proportional to the algebraic sum of the error and asymmetry signals. At the output of the pulse-width modulator 18, the pulse duration remains the same as before volt-second asymmetry, and at the output of the pulse-width modulator 19, the pulse duration decreases or increases, depending on which of the half-periods the magnetisation current of the transformer 3 increases. caused by, for example, different resorption times of minority carriers in the switching transistors 1 and 2. The pulse duration at the output of the coincidence circuit 10, the input of which is connected to the output of the latitude mpulsnogo modulator 19, the same or umenschaets.

увеличиваетс . Таким образом происходит выравнивание по длительности импульсов напр жени , прикладываемых к первичным обмоткам 4 и 5 силового трансформатора 3, f т. е. вольт-секундное выравнивание.increases. Thus, the alignment of the voltage pulse duration applied to the primary windings 4 and 5 of the power transformer 3, f i.e. volt-second alignment, takes place.

-Повыщение точности вольт-секундного выравнивани позвол ет повысить надежность стабилизатора и расширить диапазон регулировани . Это позвол ет использ.овать данный стабилизатор в услови х больших по сравнению с прототипом изменений входных напр жений и токов нагрузки, что расшир ет функциональные возможности стабилизатора . - Increasing the accuracy of the volt-second equalization improves the reliability of the stabilizer and expands the range of adjustment. This allows the use of this stabilizer under conditions that are large compared with the prototype of changes in input voltages and load currents, which expands the functionality of the stabilizer.

Данный стабилизатор может быть с успехом использован в аппаратуре дальней св зи с частотным или временным уплотнением и другой аппаратуре, требующей высоконадежного источника электропитани , работающего в услови х значительных изменений входного напр жени и токов нагрузки .This stabilizer can be successfully used in long-distance communication equipment with frequency or temporary compaction and other equipment requiring a highly reliable power supply operating under conditions of significant changes in input voltage and load currents.

Claims

1. US patent number 3660750, class. 321-2, 1969.

2. For the USSR USSR number 2362607/07, 1976, according to which a positive decision was made to issue an author's certificate.

fS, b