Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока с плавным запуском

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания электрорадиоаппаратуры. Цель изобретения - .уменьшение времени переходного процесса при запуске с сохранением ограничения по перерегулированию. Силовой канал стабилизатора имеет трансформатор 1, регулирующий элемент в виде диодно-тиристорного СеС

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4074322/24-07 (22) 10.06.86 (46) 23.10.87. Бюл. Ф 39 (71) Научно-производственное объединение "Автоматика" (72) В.Г.Татаринцев (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 903838, кл. G 05 F 1/56, 1980 °

Ромаш Э.M. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. — H.: Радио и связь, 1981, с. 106, р. 5.24.

„„SU„„1347075 А 1 (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПЛАВНЫК

ЗАПУСКОМ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания электрорадиоаппаратуры. Цель изобретения .уменьшение времени переходного процесса при запуске с сохранением ограничения по перерегулированию. Силовой канал стабилизатора имеет трансформатор 1, регулирующий элемент в виде диодно-тиристорного

1 34 707. ) моста 2 и LC-фильтр 3. Канал управления состоит из резисторного делителя 4 напряжения, блока 10 опорного напряжения, усилителя 11 сигнала рассогласования, генератора 6 пилообразного напряжения и широтно-импульсного модулятора в виде релей— ного органа 8. Плавный запуск осуществляется с помощью интегратора

14, подключенного выходной цепью к тому же входу релейного органа 8, 1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации вторичного электропитания электрорадиоаппаратуры, в частности мощных элементов индикации.

Целью изобретения является уменьшение времени переходного процесса при запуске с сохранением ограничения по перерегулированию.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения постоянного тока с плавным запуском; на. фиг.2— переходная характеристики стабилизатора.

Стабилизатор напряжения содержит силовой однофазный трансформатор 1, первая вторичная обмотка которого подключена к регулирующему элементудиодно-тиристорному мосту 2, соединенному с LC-фильтром 3 ° 1?езисторный делитель 4 напряжения включен на выходе LC-фильтра 3 параллельно нагрузке 5. Вход генератора 6 пилообразного напряжения соединен с выходом мостового выпрямителя 7, подключенного к второй вторичной обмотке силового однофазного трансформатора 1, а выход- к первому входу широтноимпульсного модулятора релейного элемента 8. Питание релейного элемента

8 осуществлено суммарным напряжением мостового выпрямителя 9 (с фильтром), подключенного к третьей вторичной обмотке силового однофазного трансформатора 1, и диодно-тиристорного моста 2. В состав устройства что и усилитель 11. Генератор 14 выполнен управляемым. Управление производится выходным напряжением стабилизатора, воздействующим на полевой транзистор 18, входящий в состав интегратора 14. Непосредственно после включения стабилизатора постоянная времени интегратора 14 оказывается малой, а затем благодаря закрытию полевого транзистора 18 увеличивается. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.

2 входят также блок 10 опорного напря>кения, усилитель 11 сигнала рассогласования, инвертор 12, опорный элемент

13 и управляемый интегратор 14. Пос;, ледний состоит из операционного усилителя 15 с интегрирующим конденсатором 16 в цепи обратной связи, зарядного резистора 17 и полевого транзистора 18. Канал сток-исток транзис10 тора 18 включен последовательно с зарядным резистором 17 в цепь связи инвертирующего входа операционного усилителя 15 с одним из выходов источника 19 двухполярного постоянного напряжения, а канал шток-затвор является управляющим входом интегра-. тора, подключенным к выходу резисторного делителя 4 напряжения. Неинвертирующий вход операционного уси20 лителя 15 соединен с шиной 20 нулевого потенциала. Выходная цепь управляемого интегратора 14 (в частности, выход инвертора 12) и выход опорного элемента 13 подключены к второму входу релейного элемента 8. Каждый из двух выходов релейного элемента

8 соединен с соответствующим управляющим входом диодно-тиристорного моста 2. Источник 19 вырабатывает два

30 питающих напряжения +Еи — Е, имеющих относительно шины 20 нулевого потенциала положительную и отрицательную полярности. Источник 19 имеет выводы 21 и 22.

Стабилизатор работает следующим образом, В номинальном режиме стабилизации в усилителе 11 происходит срав1347075 неиие сигнала обратной связи с выхода резисторного делителя 4 и опорного напряжения блока 10, а также усиление разностного сигнала, В релейном элементе 8 происходит сравнение пилообразного напряжения генератора 6 и напряжения на выходе усилителя 11. На выходах релейного элемента 8 формируются импульсы, управляющие тиристорами диодно-тиристорного моста 2.

Работа генератора 6 синхронизирована через мостовой выпрямитель 7 частотой питающей сети. Поэтому угол открывания тиристоров диодно-тиристорного моста 2 и длительность импульсов зависят от-напряжения на выходе усилителя 11. Если величина напряжения на выходе усилителя 11 превышает величину пилообразного напряжения генератора 6, импульсы на выходах релейного элемента 8 отсутствуют и тиристоры диодно-тиристорного моста 2 закрыты. Если напряжение на выходе усилителя 11 близкое к нулю, на выходах релейного элемента 8 присутствует постоянное напряжение и тиристоры диодно-тиристорного моста 2 полностью открыты, В номинальном режиме стабилизации напряжение на нагрузке 5 поддерживается стабилизированным за счет отрицательной обратной связи, осуществляемой через усилитель 11. Величина напряжения на нагрузке 5 определяется регулировкой сопротивления резисторного делителя 4 напряжения (изменением сопротивления регулируемого резистора, либо подбором сопротивлений обоих резисторов и опорным напряжением блока 10).

Через мостовой выпрямитель 9 питается цепь управления тиристорами диодно-тиристорного моста 2. Мостовой выпрямитель 9, диодно-тиристорный мост 2 и мостовой выпрямитель

7 питаются от вторичных обмоток силового однофазного трансформатора 1.

Источник 19 двухполярного напряжения питает генератор 6, релейный элемент 8, усилитель 11, блок 10, инвертор 12, опорный элемент 13 и интегратор 14.

При включении стабилизатора напряжение на выходе интегратора 14 близко-к нулевому потенциалу шины 20.

В инверторе 12 происходит алгебраическое суммирование сигналов с выходов интегратора 14 и опорного элемента 13, а также усиление разностного сигнала. Поэтому в момент вклю5 чения на выходе инвертора 12 устанавливается положительное напряжение, близкое по величине к напряжению +Е на соответствующем выходе источника

19 двухполярного напряжения. Это

10 напряжение по величине превышает амплитуду пилообразного напряжения генератора 6. Поэтбму импульсы на выходах релейного элемента 8 отсутствуют и тиристоры диодно-тиристорного моста 2 закрыты. По мере заряда

-конденсатора 16 напряжение на выходе интегратора 14 увеличивается, что вызывает уменьшение положительного напряжения на выходе инвертора 12 и

20 появление импульсов на выходах релейного элемента 8. По мере заряда конденсатора 16 происходит уменьшение угла зажигания тиристоров диоднотиристорного моста 2 и увеличение

25 напряжения на нагрузке 5.

Скорость нарастания напряжения на нагрузке 5 зависит, таким образом, от постоянной времени заряда < интегрирующего конденсатора 16

30 (Р,„+ К „ ) С6, где R, — сопротивление канала сток-исток полевого тран35 зистора 18;

R — сопротивление зарядного резистора 17;

С,q — емкость конденсатора 16.

Так как LC-фильтр 3 представляет

40 собой интегрирующее звено, сигнал отрицательной обратной связи поступает на усилитель 11 с задержкой, что предопределяет колебательный характер переходного процесса стаби45 лизатора.

В известных устройствах величина перерегулирования достигает 20-307. от номинального стабилизированного напряжения.

Для уменьшения величины перерегулирования в допустимых пределах необходимо уменьшить скорость нарастания напряжения на нагрузке 5, что достигается за счет увеличения постоянной времени заряда, конденсатора 16. Наиболее простой способ уменьшения величины перерегулирования заключается в увеличении сопротивления зарядного резистора 17.

1347075

Однако при этом увеличивается время переходного процесса t При запуске стабилизатора необходимо снижать величину перерегулирования до допустимых пределов и максимально уменьшать время переходного процесса.

С этой целью интегратор 14 выполнен управляемым, например, с использованием полевого транзистора 18„ В начальный момент после включения стабилизатора напряжение между истоком и затвором полевого транзистора 18 равно нулю и сопротивление R канала сток-исток полевого транзистора

18 минимальное. Скорость нарастания напряжения на нагрузке 5 при этом максимальная.

Потенциал инвертирующего входа операционного усилителя 15 близок к нелевому потенциалу шины 20, поэтому при увеличении напряжения на нагрузке 5 затвор полевого транзистора 18 становится положительнее его истока и сопротивление К, увеличивается.

Следовательно, постоянная времени заряда конденсатора 16 возрас-тает и скорость нарастания напряжения на нагрузке 5 уменьшается.

Подбирая сопротивление R зарядного резистора 17, можно получить переходную характеристику О,„„, () практически без перерегулирования (фиг.2), одновременно уменьшив время переходного процесса (по сравнению с переходной характеристикой, получаемой при подборе сопротивления резистора интегрирующей цепи в схеме интегратора известных устройств).

Формула и з о б р е т е н и я

1.Импульсный стабилизатор напряжения постоянного тока с плавным запуском, содержащий регулирующий элемент, входная цепь которого соединена с выводами для подключения первичной питающей сети, а выход через LC-фильтр — с выводами для подключения нагрузки и входом делителя напряжения, усилитель сигнала рассогласования, входы которого подключены к выходам делителя напряжения и блока опорного напряжения широтно-импульсный модулятор, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно генератора пилообразного напряжения и усилите1э ля сигнала рассогласования, а выходс управляющим входом регулирующего элемента, интегратор, выходная цепь которого подключена к второму входу широтно-импульсного модулятора, о т20 л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения времени переходного процесса при запуске с сохранением ограничения по перерегулированию,. интегратор выполнен управляемым, причем его управляющий вход соединен с выходом делителя напряжения.

2. Стабилизатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что управляемый интекоparop включает в себя операци30 онный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, интегрирующий конденсатор, включенный между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя, полевой транзистор, канал сток-исток которого включен последовательно с зарядным резистором в цепь связи инвертирующего входа операционного усилителя с выходом источника

49 постоянного напряжения, а канал исток-затвор является управляющим входом интегратора.

1347075

Составитель Л.Морозов

Техред И.Попович Корректор Л.Пилипенко

Редактор О.Головач

Заказ 5119/46 7ираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4