SU824175A1 - Стабилизатор напр жени посто нногоТОКА - Google Patents

Description

(54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

I

Изобретение относитс  к промышленной электронике и может быть использовано в качестве вторичного гсточника электропитани  радиоэлектронной аппаратуры.

Известны стабилизаторы посто нного тока, в которых дл  повышени  КПД переключени  регулирующего элемента осуш .ествл ютс  с помощью дополнительно вводимых транзисторов и коммутирующих дио . дов на соответствующие отводы вторичной обмотки трансформатора.

Известен стабилизатор напр жени  посто нного тока, содержащий несколько регулирующих транзисторов, подключенных коллекторами через диоды к соответствующим отводам трансформатора, базами - к бло-, ку управлени  через электронный переключатель , а эмиттерами - к выходу линейного стабилизатора. Устройство используетс  дл  источника питани , содержащего инвертор с выходным напр жением пр моуголь ной формы и, по крайней мере, с двум  выходными обмотками трансформатора, кажда  из которых имеет средний вывод 1.

Известен также линейный стабилизатор напр жени  посто нного тока, в который

дополнительно введены регулирующие транзисторы , подключаемые коллекторами через диоды к соответствующим отводам трансформатора , эмиттеры их соединены с выходом линейного стабилизатора, а базы через резисторы подключены к выходу блока управлени , при этом запирание транзисторов , не участвующих в регулировании, осуществл етс  специальной схемой с резисторами и дополнительными транзисторами 2.

Недостатки схемы , заключаютс  в том, что расходуетс  излишн   мощность по базовым цеп м регулирующих транзисторов, которые в это врем  заперты, .и при переходе на дополнительные отводы трансформатора получаетс  несимметрична  форм,а выходного напр жени , потому что в разные полупериоды выпр мл етс  напр жение от различных частей обмотки трансформатора, что значительно увеличивает переменную составл ющую как на входе, так и на выходе стабилизатора.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  стабилизатор напр жени  посто нного тока, содержащий трехфазный трансформатор , начала первичных обмоток которого юдключены к входным выводам, а концы - ко входу регулирующего элемента, состо щего из коммутирующего трехфазного диодного моста и подключенного к его диагонали регулирующего транзисора, вторичные обмотки трехфазного трансформатора через выпр митель с фильтром подключены к выходу дл  подключени  нагрузки, к которому также подключен измерительный элемент, выполненный с усилителем посто нного тока, выход которого подключен ко входу суммирующего узла с генератором синусоидальных колебаний, усилителем мощности и высокочастотным согласующим трансформатором, вторична  обмотка которого подсоединена к выпр мителю 3. Недостатком стабилизатора  вл етс  увеличение мощности, рассеиваемой на регулирующем элементе, пропорционально увеличению входного напр жени , что не позвол ет улучшить его КПД, особенно в случа х значительных колебаний входного напр жени . Цель изобретени  - уменьщение мощности , рассеиваемой на регулирующем элементе стабилизатора напр жени  с регулированием по цепи переменного тока, и увеличение его КПД. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в стабилизаторе напр жени  посто нного тока, содержащем трехфазный трансформатор , начала первичных обмоток которого под ключены к входным выводам, а концы - ко входу регулирующего элемента, состо щего из коммутирующего трехфазного диодного моста и подключенного к его диагонали регулирующего транзистора, вторичные обмотки трехфазного трансформатора через выпр митель с фильтром подключены к выходу дл  подключени  нагрузки, к которому также подключен измерительный элемент, выполненный с усилителем посто нного тока , выход которого подключен ко входу суммирующего узла, содержащего генератор синусоидальных колебаний, усилитель мощности и высокочастотный согласующий трансформатор , вторична  обмотка которого присоединена к выпр мителю, дополнительно введен второй аналогичный регулирующий элемент, -подключенный входом к дополнительным отводам первичной обмотки трехфазного трансформатора, базы транзисторов обоих регулирующих элементов через переключающее устройство подключены к выходу дополнительно введенного усилител  посто нного тока, вход которого подключен к указанному выпр мителю напр жени  вторичной обмотки согласующего трансформатора, эмиттеры транзисторов регулирующих элементов соединены с вновь введенными разделительными диодами, которые другими выводами соединены с источником питани  усилител  посто нного тока и включены в провод щем направлении дл  тока управлени  от усилител  посто нного тока, вход переключающего устройства соединен с нелинейным делителем, подключенным к выходу первого регулирующего элемента . Кроме того, переключающее устройство выполнено на переключающих транзисторах , соединенных эмиттерами и подключенных к выходу усилител  посто нного тока, коллекторы переключающих транзисторов соединены с базами транзисторов регулирующих органов, а базы через резисторы соединены с коллекторами транзисторов другой проводимости, которые подключены к источнику питани  и соединены между собой так, что образуют полупроводниковое реле на однопол рных транзисторах с резистивными св з ми, вход первого из них соединен с выходом указанного нелинейного делител , а разделительный диод, соединенный с первым регулирующим элементом, включен между эмиттерами транзисторов полупроводникового реле. На чертеже- представлена схе.ма предлагаемого стабилизатора напр жени  посто нного тока. Стабилизатор напр жени  содержит трехфазный трансформатор , подключенный к отводам первичной обмотки трансфор.матора , первый регулирующий элемент 2 с регулирующим транзистором 3 и подключенный к другим отводам той же обмотки второй регулирующий элемент 4 с регулирующим транзистором 5, выпр митель с фильтром 6, подключенный ко вторичной обмотке трансформатора и работающий на нагрузку 7, измерительный элемент 8 с усилителем, соединенный с суммирующим узлом 9, содержащим генератор 10 синусоидальных колебаний , усилитель 11 мощносги и высокооастотный согласующий трансформатор 12 с выпр мителем 13, который подключен ко входу усилител  14 посто нного тока, а выход его соединен с переключающим устройством 15. В состав переключающего устройства 15 вход т переключающие транзисторы 16 и 17, которые соединены эмиттерами и подключены к выходу усилител  посто нного тока. Коллекторы этих транзисторов соединены с базами транзисторов 3 и 5 регулируюп их элементов 2 и 4. Базы переключающих транзисторов 16 и 17 соединены, соответственно, с коллекторами транзисторов 18 и 19, которые подключены к источнику питани  усилител  4 посто нного тока и соединены между собой так, что образуют полупроводниковое реле на однопол рных транзисторах с резистивными св з ми. Вход первого транзистора 19 полупроводникового реле соединен с выходом нелинейного делител  20, содержащего стабилитрон и резистор и подключенного к выходу первого регулирующего элемента 2. Эмиттеры регулирующих транзисторов 3 и 5 соединены, соответственно, с анодами раз/1елительных диодов 21 и 22. Катоды диодов объединены и подключены к отрицательному полюсу источника питани  усилител  посто нного тока, при этом эмиттер транзистора 19 соединен с анодом диода 21, а эмиттер транзистора 18 - с его катодом. Стабилизатор работает следующим образом . При подаче на вход стабилизатора питающего напр жени  запускаетс  генератор 10 синусоидальных колебаний, напр жение которого через усилитель 11 мощности , высокочастотный согласующий трансформатор 12 и выпр митель 13 подаетс  на вход усилител  14 посто нного тока и открывает его. Ток с усилител  14 посто нного тока поступает на вход регулирующего транзистора 3 через переключающий транзистор 16, наход щийс  в режиме насыщени , при этом транзистор 18 полупроводникоБого реле также находитс  в режиме насыщени . Регулирующий транзистор 3 открываетс , ток первичной обмотки трансформатора 1 замыкаетс  через регулирующий элемент 2. Выходное напр жение стабилизатора начинает возрастать до номинального значени . При увеличении выходного напр жени  более номинального значени  сигнал рассогласовани , вырабатываемый в измерительном элементе 8, закрывает усилитель мощности суммирующего узла 9. Это приводит к уменьщению напр жени , поступающего на вход усилител  14 посто нногр тока и через него на вход регулирующего транзистора 3. В результате на регулирующем элементе 2 напр жение увеличиваетс , а на выходе стабилизатора уменьщаетс  до номинального. Поскольку регулирующий элемент 2 соединен с отводами первичной обмотки трансформатора , соответствующими максимальному коэффициенту трансформации, то на выходе стабилизатора добеспечиваетс  заданный уровень выходного напр жени  при минимальном напр жении сети. По мере увеличени  напр жени  питающей сети все приращение напр жени  выдел етс  на регулирующем элементе 2, напр жение на нем достигает величины, когда начинаетпроводить стабилитрон нелинейного делител  20, и на входе транзистора 19 по вл етс  сигнал, перевод щий его в режим насыщени . Соответственно, в режим отсечки переходит транзистор 18, а вместе с ним и переключающий транзистор 16, отключа  при этом от входа регулирующего транзистора 3 управл ющий сигнал. Управл ющий сигнал в этот момент оказываетс  подключенным ко входу регулирующего транзистора 5, так как транзистор 17 переключаетс  в режим насыщени . В результате регулирующий элемент 2 закрываетс , а ток первичных обмоток трансформатора 1 замыкаетс  через регулирующий элемент 4. Поскольку он подключен к отводам с больщим количеством витков, то трансформатор начинает работать с меньщим коэффициентом тр.ансформации и на выходе стабилизатора обеспечиваетс  необходимый уровень выходного напр жени  при минимальном напр жении на регулирующем транзисторе 5. При уменьщении напр жени  сети переключение регулирующих элементов происходит в обратном пор дке. Таким образом, обеспечиваетс  изменение коэффициента трансфор.мации силового трансформатора, что позвол ет увеличить КПД стабилизатора и уменьшить мощность , рассеиваемую на регулирующем транзисторе . Регулирующие элементы 2 и 4 идентичны и выполнены каждый с трехфазным мостовым выпр мителем, поэтому при работе любого из них не нарущаетс  симметри  токов в первичных обмотках трансфор.матора 1 и форма выходного напр жени  всегда одинакова и симметрична. Управление двум  регулирующими элементами осуществл етс  по одному каналу цепи обратной св зи, сигнал обратной св зи переключаетс  только на последне,м этапе с одного регулирующего элемента на другой, т. е. цепь обратной св зи не усложн етс  по сравнению с известным стабилизатором напр жени  с регулированием по цепи переменного тока. Вместе с тем уменьщение перепада напр жений на регулирующем элементе улучщ ает устойчивость работы стабилизатора, т. е. в цепь обратной св зи требуетс  вводить меньще корректирующих цепей, обеспечивающих устойчи- вость работы стабилизатора в крайних режимах при изменении напр жени  питающей сети, что очень существенно в стабилизаторах напр жени  с регулированием по цепи переменного тока. Транзисторы 16-19 работают в режиме переключени , выдел емые на них мощности ничтожны, так же как и на св занных с ними вновь введенных элементах. Они легко поддаютс  средствам микроминиатюризации и в стабилизаторе занимают весьма мало места. Установка дополнительного регулирующего транзистора 5 на один радиатор с транзистором 3, использу  современные способы изол ции коллекторов транзисторов от радиатора, позвол ет резко уменьщить объем, занимаемый органами регулировани . Использование изобретени  позвол ет увеличив КПД стабилизатора, улучщить устойчивость его работы и стабильность вы .ходного напр жени , а также его удельные объемные и весовые характеристики. Намбольший эффект получаетс  в стабилизаторах напр жени  с регулируемым уровнем выходного напр жени .

Claims (3)

1. Стабилизатор напр жени  посто нного тока, содержащий трехфазный трансформатор , ..начала первичных обмоток которого подключены к входным выводам, а концы - ко входу регулирующего элемента, состо щего из коммутирующего трехфазного диодного моста и подключенного к его диагонали регулирующего транзистора, втор:: ные . обмотки трехфазного трансформатора чирез выпр митель с фильтром подключены к выходу дл  подключени  нагрузки, к которому также подключен измерительный элемент, выполненный с усилителем посто нного тока, выход которого подключен ко входу суммирующего узла с генератором синусоидальных колебаний, усилителем мощности и высокочастотным согласующим трансформатором , вторична  обмотка которого присоединена к выпр мителю, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  КПД стабилизатора и уменьшени  мощности, рассеиваемой на его регулирующем элементе, в него дополнительно введен второй аналогичный регулирующий элемент, подключенный входом к дополнительным отводам первичной обмотки трехфазного трансформатора, базы транзисторов обоих регулирующих элементов через переключатель подсоединены к выходу дополнительно введенного усилител  посто нного тока, вход которого подключен к указанному выпр мителю напр жени  вторичной обмотки согласующего трансформатора , змиттеры транзисторов регулирующих элементов соединены с вновь введенными разделительными диодами, которые другими выводами соединены с источником питани  усилител  посто нного тока и включены в провод щем направлении дл  тока управлени  от усилител  посто нного тока, вход переключател  соединен с нелинейным делителем, подключенным к выходу первого регулирующего элемента.

2. Стабилизатор по п. I, отличающийс  тем, что, переключающее устройство на транзисторах содержит две пары разнопол рных транзисторов, первые из которых соединены эмиттерами и подключены к выходу усилител  посто нного тока, их коллекторы соединены с базами транзисторов регулирующих элементов, а базы через резисторы соединены с коллекторами транзисторов другой пары, которые подключены к источнику питани  и соединены между собой

так, что образуют полупроводниковое реле на однопол рных транзисторах с резистивными св з ми, вход первого из них соединен с выходом указанного.нелинейного делител , а разделительный диод, соединенный с

первым регулирующим элементом, включен между эмиттерами транзисторов полупроводникового реле.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 0 № 575633, кл. G, 05 F 1/56, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР № 583416, кл. G 05 F 1/56, 1977.

3.Авторское свидетельство СССР № 645145, кл. G 05 F 1/56, 1976.