SU888091A1

SU888091A1 - Switch-type dc voltage stabilizer

Info

Publication number: SU888091A1
Application number: SU742858735A
Authority: SU
Inventors: Илья Васильевич Москвичев
Original assignee: Предприятие П/Я А-3423
Priority date: 1974-12-26
Filing date: 1974-12-26
Publication date: 1981-12-07

Description

(54) КЛЮЧЕВОЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО Изобретение относитс к области эле тротехники и предназначено дл преобразовани переменного напр жени в стабилизированное посто нное. Изоб ретение может быть использовано в системах питани сильноточных потребителей посто нного тока низкого напр жени . Известен стабилизированный источник низких напр жений, который можно использовать дл питани сильноточных потребителей посто нного, тока низкого напр жени 1. Однако данно устройство сложно по конструкции, имеет небольшой предел регулировки выходного напр жени и низкую надежность из-за большого количества элементов . Известны также стабилизаторы напр жени , которые более просты по конструкции , однако в этих уст ройствах при больших токах нагрузки малых напр жени х происходит большое Псщение напр жени на диодах моста что приводит к чрезмерному нагреву последних и выходу их из стро . Отсю да и низкий КПД и мала надежность, Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс ключеТОКА вой стабилизатор напр жени посто н- ного тока, содержащий тиристорный регулирующий элемент, выпр митель, сглаживающий фильтр, импульсный генератор на однопереходном транзисторе, эмиттер которого подключен к средней точке врем задающей цепи, состо щей из резистора и конденсатора, вывод которого через резистор подключен к первой базе однопереходного транзистора, и через другой резистор - к коллектору усилительного транзистора схемы сравнени Этот транзистор, шунтиру конденсатор , управл ет скоростью его зар да и разр да, измен ет момент включени однопереходного транзистора. Второй вывод резистора врем задакицей цепи подключен к катоду первого стабилитрона непосредственно и через третий резистор к второй базе однопереходного транзистора, перва база которого подключена к управл ющим входам тиристорного регулирующего элемента . Первый стабилитрон установлен на выходе выпр мител , питающего импульсный генератор. Эмиттер усилительного транзистора через встречно включенный второй стабилитрон и резистор подключен- к выходу сг.паживающего(54) KEY CONSTANT VOLTAGE STABILIZER The invention relates to the field of electrical engineering and is intended to convert an alternating voltage to a stabilized constant. The invention can be used in power systems for high-current, low-voltage direct current consumers. A stabilized low voltage source is known that can be used to power high-current DC consumers, low voltage 1. However, this device is complex in design, has a small limit on adjusting the output voltage and low reliability due to the large number of elements. Voltage stabilizers are also known, which are simpler in design, however, in these devices, at high load currents and low voltages, a large voltage condition on the diodes of the bridge occurs, which leads to excessive heating of the latter and their failure. Hence, both low efficiency and low reliability. The closest technical solution to the invention is a DC voltage regulator containing a thyristor control element, a rectifier, a smoothing filter, a pulse generator on a single junction transistor, the emitter of which is connected to the middle transistor. the time point of the master circuit consisting of a resistor and a capacitor, the output of which through a resistor is connected to the first base of the unijunction transistor, and through another resistor to the collector of the amplifying transistor This scheme stories comparing transistor, a shunt capacitor, controls the speed at which charge and discharge changes the time of incorporation of the unijunction transistor. The second pin of the resistor is connected to the cathode of the first Zener diode directly and via the third resistor to the second base of the single junction transistor, the first base of which is connected to the control inputs of the thyristor control element. The first Zener diode is installed at the output of the rectifier that supplies the pulse generator. The emitter of the amplifying transistor through a counter-included second Zener diode and a resistor connected to the output of the cp.

фильтра, а база - к резистивному делителю схемы сравнени .filter, and the base - to the resistive divider of the comparison circuit.

Но данный клгочевор : стабилизатор имеет небольшой диапазон регулировани напр жени , а также низкую точность стабилизации, особенно при изменении питающих напр жений, вызывающих небольшие приращени стабилизируемого напр жени . Это устройство обладает низкой чувствительностью к малым изменени м посто нного напр ени , что также снижает точность стабилизации и совершенно недопусти мо при стабилизации и регулировке малых посто нных напр жений.But this type of stabilizer: the stabilizer has a small range of voltage regulation, as well as a low accuracy of stabilization, especially when the supply voltages change, causing small increments of the voltage to be stabilized. This device has a low sensitivity to small changes in DC voltage, which also reduces the accuracy of stabilization and is completely unacceptable when stabilizing and adjusting small DC voltages.

Целью изобретени вл етс повышение точности стабилизации.The aim of the invention is to improve the accuracy of stabilization.

11,ель достигаетс тем, .что в ключевой стабилизатор напр жени посто нного тока, содержащий тиристорный регулирующий элемент, включенный последовательно с первичной обмоткой силового трансформатора, ко вторично обмотке которого подключены выпр митель и сглаживающий фильтр, импульсный генератор на однопереходном транзисторе , эмиттер которого подключен к средней точке врем задающей цепи, один вывод которой подключен через первый резистор к первой базе, а второй вывод - к катоду первого стабилитрона непосредственно и через резистор - к второй базе упом нутого транзистора, анод указанного стабилитрона подключен к одному из полюсов источника питани , а также первый бипол рный транзистор, второй стабилит трон, диод, конденсатор и резисторы, введены операционный усилитель с отдельным источником питани ,второй бипол рный транзистор,импульсный трансформатор , причем первый вход операционного усилител подключен к средней точке переменного резистора, один вывод которого одновременно подключен к общей точке усилител , аноду второго стабилитрона, катод которого подключен к другому выводу переменного резистора и через третий резистор к одному из входов питани усилител второй вход которого через четвертый резистор подключен к аноду первого стабилитрона, а выход - через п тый резистор к базе первого бипол рного транзистора, эмиттер которого через шестой резистор подключен к точке соединени конденсатора и второго стабилитрона и к средней точке выпр мител , коллектор - через ветречно включенный диод к эмиттеру однопереходного транзистора, к перво базе которого подключена база второго бипол рного транзистора, коллектор которого через цепь смещени подключен к положительной клемме источника питани и к седьмому резистору, соединенному с катодом первого стабилитрона , эмиттер - к одному выводу первичной обмотки импульсного11, spruce is achieved by the fact that a key DC voltage regulator containing a thyristor regulating element connected in series with the primary winding of a power transformer, to the secondary winding of which a rectifier and a smoothing filter are connected, a pulse generator on a single junction transistor whose emitter is connected to the middle point is the time of the master circuit, one output of which is connected through the first resistor to the first base, and the second output to the cathode of the first Zener diode directly and through a resistor - to the second base of the above-mentioned transistor, the anode of the said Zener diode is connected to one of the poles of the power source, as well as the first bipolar transistor, the second stabilizer of the tron, diode, capacitor and resistors, an operational amplifier with a separate power source, a second bipolar transistor, pulsed a transformer, the first input of the operational amplifier is connected to the midpoint of the variable resistor, one output of which is simultaneously connected to the common point of the amplifier, the anode of the second zener diode, the cathode of which It is connected to another output of the variable resistor and through the third resistor to one of the power inputs of the amplifier, the second input of which is connected through the fourth resistor to the anode of the first Zener diode and the output through the fifth resistor to the base of the first bipolar transistor, the emitter of which is connected to the point through the sixth resistor the connection of the capacitor and the second Zener diode and to the middle point of the rectifier, the collector through a diode connected to the emitter of the unijunction transistor, to the first base of which the base of the second bipolar is connected transistor, the collector of which is connected through the bias circuit to the positive terminal of the power source and to the seventh resistor connected to the cathode of the first Zener diode, the emitter is connected to one output of the primary winding

трансформатора, второй вывод которой подключен к точке соединени врем задающей цепи и первого резистора аноду первого стабилитрона и выходу выпр мител , а вторична обмотка упом нутого трансформатора подключена к управл ющему входу тиристорного регулирующего элемента.a transformer, the second terminal of which is connected to the connection point of the time of the driving circuit and the first resistor to the anode of the first Zener diode and the output of the rectifier, and the secondary winding of the said transformer is connected to the control input of the thyristor control element.

На чертеже представлена принципиальна электрическа схема предлагаемого устройства..Ключевой стабилизатор содержит тиристорный регулирующий элемент 1, включенный последовательно с первичной обмоткойпонижающего трансформатора 2, вторична обмотка которого Имеет отвод от средней точки и подключена ко .входу выпр мител 3, выполненного по двухполупериодной схеме выпр млени .The drawing shows the circuit diagram of the proposed device. The key stabilizer contains a thyristor regulating element 1 connected in series with the primary winding of the lower transformer 2, the secondary winding of which has a tap from the middle point and is connected to the input of the rectifier 3, made according to a two-wave rectifier circuit.

На выходе выпр мител 3 включен сглаживающий фильтр 4. Управление тиристорным элементом 1 осуществл етс импульсами, поступающими от релаксационного генератора на однопереходном транзисторе 5, эмиттер которого подключен к общей точке врем задающей цепи б, один вывод которой подключен через резистор 7 к первой базе транзистора 5, а второй вывод к катоду стабилитрона 8 и через резистор 9 - к второй базе транзистора 5. Врем задающа цепь б состоит из последовательно соединенных конденсатора 10, посто нного резистора 11 и переменного резистора 12. Эмиттер транзистора 5 через диод подключен к коллектору бипол рного транзистора 14, база которого через резистор 15 подключена к выходу операционного усилител 16, первый вход которого подключен к средней точке переменного резистора 17, параллельно которому включен стабилитрон 18, причем анод стабилитрона подключен к общей точке усилител 16 и через конденсатор 19 - к выходу усилител 16, а катод стабилитрона 18 через резистор 20 подключен к одному из входов питани усилител 16. Второй вход усилител 16 через резистор 21 подключен к отрицательному полюсу источника питани 22 и к аноду стабилитрона 8. Операционный усилитель 16 питаетс от отдельного источника питани 23.At the output of the rectifier 3, a smoothing filter 4 is turned on. The thyristor element 1 is controlled by pulses from a relaxation generator on a single junction transistor 5, the emitter of which is connected to a common time point of the driving circuit b, one output of which is connected through a resistor 7 to the first base of transistor 5 , and the second output to the cathode of the Zener diode 8 and through the resistor 9 to the second base of the transistor 5. The time setting circuit b consists of a series-connected capacitor 10, a fixed resistor 11 and a variable resistor a 12. The emitter of transistor 5 is connected via diode to collector of bipolar transistor 14, the base of which through resistor 15 is connected to the output of operational amplifier 16, the first input of which is connected to the midpoint of variable resistor 17, in parallel with which is connected zener diode 18, and the common point of the amplifier 16 and through the capacitor 19 - to the output of the amplifier 16, and the cathode of the Zener diode 18 through the resistor 20 is connected to one of the power inputs of the amplifier 16. The second input of the amplifier 16 through the resistor 21 is connected to the negative CB pole power source 22 and to the anode of the zener diode 8. The operational amplifier 16 is powered from a separate power source 23.

К первой базе транзистора 5 подключена база бипол рного транзистора 24, коллектор которого через цепь смещени 25 подключен к положительному полюсу источника питани 22 и к резистору 26, второй вывод которого подключен к катоду стабилитрона 8 и к одному из выводов врем задающей цепи 6. Эмиттер транзистора 24 подключен к одному выводу первичной обмотки импульсного трансформатора 27, другой.вывод которой подключен к точке соединени резистора 7 и врем задающей цепи 6,аноду стабилитронаThe first base of the transistor 5 is connected to the base of the bipolar transistor 24, whose collector is connected to the positive pole of the power source 22 and to the resistor 26 through the bias circuit 25, the second terminal of which is connected to the cathode of the Zener diode 8 and one of the terminals of the master circuit 6. The emitter of the transistor 24 is connected to one output of the primary winding of the pulse transformer 27, the other output of which is connected to the connection point of the resistor 7 and the time of the driving circuit 6, the anode of the Zener diode

8, выходу выпр мител 3, средн точка которого подключена к точке соединени конденсатора 19 и стабилитрона 18 и через резистор 28 - к эмиттеру транзистора 14. Вторична обмотка трансформатора 27 подключена к управл ющим входам тиристорного регулирующего элемента 1.8, the output of the rectifier 3, the midpoint of which is connected to the connection point of the capacitor 19 and the zener diode 18 and through the resistor 28 to the emitter of the transistor 14. The secondary winding of the transformer 27 is connected to the control inputs of the thyristor control element 1.

Работает устройство следующим образом .The device works as follows.

При изменении напр жени сети в сторону увеличени во вторичной цепи трансформатора 2 напр :хение также увеличитс . напр жение сравниваетс с эталонным напр жением на стабилитроне 18. Разность этих напр жений поступает на вход операционного усилител 16, усиливаетс и с выхода усилител 16 поступает на базу бипол рного транзистора 14 . Транзистор 14 регулирует скорость зар да конденсатора 10 и, соответственно, измен ет момент отпирани транзистора 5, По мере роста напр жени на конденсаторе 1C переход эмиттер-база 1 транзистора 5 смещаетс в обратном направлении транзистор 5 открываетс и конденсатор 10 разр жаетс через резистор 7. При снижении напр жени .на конденсаторе 10 транзистор 5 закрываетс , и напр жение на конденсаторе 10 вновь начинает возрастать.If the network voltage changes upwards in the secondary circuit of transformer 2, the voltage also increases. the voltage is compared with the reference voltage at the Zener diode 18. The difference of these voltages is fed to the input of the operational amplifier 16, amplified, and from the output of the amplifier 16 is fed to the base of the bipolar transistor 14. The transistor 14 adjusts the charge rate of the capacitor 10 and, accordingly, changes the time of unlocking the transistor 5. As the voltage on the capacitor 1C rises, the emitter-base 1 transition of the transistor 5 is shifted in the opposite direction, and the capacitor 10 is discharged through the resistor 7. As the voltage drops across the capacitor 10, the transistor 5 closes and the voltage across the capacitor 10 starts to increase again.

Таким образом, на конденсаторе 10 образуетс пилообразное напр жение , а на резисторе 7 напр жение имеет форму отдельных импульсов. Импульсы с резистора 7 поступают на базу транзистора 24, Лслюченного по схеме эмиттерного повторител и через трансформатор 27 - на управл ющие электроды .регулирующего элемента 1, управл моментом отпирани тиристоров, в результате чего стабилизируетс выходное напр жение уст-. ройства.Thus, a sawtooth voltage is formed on the capacitor 10, and on the resistor 7 the voltage is in the form of individual pulses. The pulses from the resistor 7 are fed to the base of the transistor 24, switched off according to the emitter follower circuit and through the transformer 27 to the control electrodes of the regulating element 1, controlling the unlocking of the thyristors, as a result of which the output voltage of the device is stabilized. roystva

Напр жение на стабилитроне 8 имеет трапецеидальную форму со стабилизированной амплитудой. Это соответствует достижению высокой точности синхронизации работы релаксационного генератора с полуволнами выпр мленного напр жени . Диод 13 обеспечивает разв зку цепи колл.екторэмиттер транзисторов 14,5 соответственно . Резисторы 15 и 28 обеспечивают нео.бходимый режим работы транзистора 14. Конденсатор 19 обеспечивает повышение посто нной времени в цепи нагрузки операционного усилител 16. Переменный резистор 17 позвол ет регулировать опорное напр жение , подаваемое на вход операционного усилител 16, которое определ ет уровень выходного напр жени стабилизатора. Т.е. с помощью резистора 17 осуществл етс регулировка диапазона выходного стабилизированного напр жени устройства.The voltage at Zener diode 8 has a trapezoidal shape with a stabilized amplitude. This corresponds to the achievement of high accuracy of synchronization of the relaxation generator with half-waves of rectified voltage. The diode 13 provides for the isolation of the circuit of the collider emitter of transistors 14.5, respectively. Resistors 15 and 28 provide an unavailable mode of operation of transistor 14. Capacitor 19 provides an increase in the time constant in the load circuit of operational amplifier 16. Variable resistor 17 allows you to adjust the reference voltage supplied to the input of operational amplifier 16, which determines the level of the output voltage stabilizer Those. The resistor 17 is used to adjust the range of the output stabilized voltage of the device.

Использование предлагаемого устройства позвол ет повысить точность стабилизации, а также обеспечить регулировку стабилизируемого напр жени . Введение в устройство операцион.с ного усилител повысило чувствительность стабилизатора к малым изменени м посто нного напр жени . Нестабильность выходного напр жени в предлагаемом устройстве при диапаQ зоне регулировани 0-г38 и токе 60 Л составл ет не более 0,0015В (в известном устройстве - О,ОБЕ). В предлагаемом устройстве регулировка выходного напр жени осуществл етс практически с О, а в устройстве-про5 тотипе минимальное выходное напр жение определ етс напр жением на опорном стабилитроне и принципиально не может быть равным О. в предлагаемом устройстве может быть установленоThe use of the proposed device makes it possible to increase the accuracy of stabilization, as well as provide adjustment of the voltage to be stabilized. The introduction of an operational amplifier to the device increased the sensitivity of the stabilizer to small changes in DC voltage. The instability of the output voltage in the proposed device with a range of 0-g38 control zone and a current of 60 L is not more than 0.0015 V (in the known device O, OBE). In the proposed device, the output voltage is controlled almost with O, and in the device type, the minimum output voltage is determined by the voltage on the reference Zener diode and cannot be fundamentally equal to O. in the proposed device it can be set

0 (резистором 17) любое выходное напр жение в пределах диапазона регулировки (ОтЗВ) и обеспечена указанна высока точность стабилизации.0 (by resistor 17) any output voltage within the adjustment range (OTD) and the specified stabilization accuracy is ensured.

Claims

Invention Formula

A key DC voltage regulator containing a thyristor regulating element connected in series with the primary winding of a power transformer, to the secondary winding of which a rectifier and a smoothing filter are connected

a pulse generator on a unijunction transistor, the emitter of which is connected to a common point, the time of the master circuit, one output of which is connected through the first resistor to the first base, and the second output to the cathode of the first Zener diode directly and through

the second resistor is connected to the second base of the said transistor, and the anode of the said Zener diode is connected to one of the poles of the power source, and

also the first bipolar transistor, the second zener diode, a diode, a condenser: a torus and resistors, are distinguished by the fact that, in order to increase the accuracy of stabilization, the stabilizer

An operational amplifier with a separate power supply, a second bipolar transistor, a pulse transformer are introduced, the first input of the operational amplifier being connected to the midpoint of a variable resistor, one output of which is simultaneously connected to the common point of the mentioned amplifier, the anode of the second zener diode, the cathode of which is connected to another output variable resistor, and

through the third resistor to one of the power supply inputs of the operational amplifier, the second input of which through the fourth resistor is connected to the anode of the first Zener diode, and the output through the fifth resistor to the base of the first bipo