Стабилизатор постоянного напряжения

 

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания. Целью изобретения является повышение КПД. Входное переменное напряжение подается на первичную обмотку 2 силового трансформатора 1, намотанную на одном крайнем стержне трехстержневого магнитопровода. Выходная обг мотка трансформатора 1 выполнена на двух последовательно включенных секциях 3.1 и 3.2. Причем первая секция намотана на первом, а вторая - на втором крайнем стержнях трансформатора 1. На первом крайнем стержне также намотана вспомогательная обмотка 4, а на втором крайнем стержне намотана регулирующая обмотка 5. Сумма выходных напряжений обмоток 3.1 и 3.2 выпрямляется и фильтруется выпрямителем-фильтром 6. Это напряжение поступает на вход блока управления 9, управляющего работой регулирующего элемента 8. На интервале, когда сигнал с выхода блока управления 9 отсутствует,регулирующий элемент 8 закорачивает регулирующую обмотку 5. Напряжение на секции обмотки 3.2 при этом равно нулю. При отпирании регулирующего элемента 8 напряжение вспомогательной обмотки 4 выпрямляется и сглаженное выпрямителем-фильтром 7 подключается к регулирующей обмотке 5. К входу выпрямителя-фильтра 6 прикладывается усилие напряжений , наводимых на секциях 3.1 и 3.2 выходной обмотки трансформатора 1. 6 ил. г (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4205 А1 (19) (11) (51) 4 G 05 F. 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4117584/24-07 (22) 10.09.86 (46) 15.02.88. Бюл. Ф 6 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) В.А,Сысоев, В.А.Курчидис и Ю.M.Коршунов (53) 621.316.722 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1113786, кл. G 05 F 1/56, 1982.

Высокоэффективные источники и система вторичного электропитания

РЭА. М.: МДНТП им.Ф.Э.Дзержинского, 1986. с.52, рис.1. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к источникам вторичного электропитания. Целью изобретения является повышение

КПД. Входное переменное напряжение подается на первичную обмотку 2 силового трансформатора 1, намотанную на одном крайнем стержне трехстержневого магнитопровода. Выходная об-; мотка трансформатора 1 выполнена на двух последовательно включенных секциях 3.1 и 3.2. Причем первая секция намотана на первом, а вторая — на втором крайнем стержнях трансформатора 1. На первом крайнем стержне также намотана вспомогательная обмотка 4, а на втором крайнем стержне намотана регулирующая обмотка 5. Сумма выходных напряжений обмоток 3.1 и 3.2 выпрямляется и фильтруется выпрямителем-фильтром 6; Это напряжение поступает на вход блока управления 9, управляющего работой регулирующего элемента 8. На интервале, когда сигнал с выхода блока управления 9 отсутствует, регулирующий элемент

8 закорачивает регулирующую обмотку

5. Напряжение на секции обмотки 3.2 при этом равно нулю. При отпирании регулирующего элемента 8 напряжение вспомогательной обмотки 4 выпрямляется и сглаженное выпрямителем-фильтром 7 подключается к регулирующей обмотке 5. К входу выпрямителя-фильтра 6 прикладывается усилие напряжений, наводимых на секциях 3.1 и 3.2 выходной обмотки трансформатора 1.

6 ил. 1374205

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, при разработке вторичных источников электропитания.

Целью изобретения является повышение КПД стабилизатора постоянного напряжения. I

На фиг.1 приведена схема стабилизатора постоянного напряжения, на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.3 и 4 — вариант выполнения регулирующего элемента на фиг.5 — вариант выполнения блока управления, на фиг.6 — временная диаграмма, поясняющая работу блока управления.

Устройство состоит из трансформатора, выполненного на трехстержневом магнитопроводе 1, на первом крайнем 2О стержне которого расположены первичная обмотка 2, подключенная к сетевым зажимам, первая секция 3.1 основной выходной обмотки и вспомогательная выходная обмотка 4. На втором 25 крайнем стержне расположены вторая секция 3.2 основной выходной обмотки и регулирующая обмотка 5 ° Секции 3.2 и 3. 1 основной выходной обмотки соединены последовательно и через пер- 3Q вый выпрямитель-фильтр 6 подключены к выходным зажимам устройства. Вспомогательная выходная обмотка 4 через второй выпрямитель-фильтр 7 и регулирующий элемент 8 подключена к регулирующей обмотке. Управляющий вход регулирующего элемента соединен с выходом узла 9 управления, который своими входами подключен к выходным зажимам устройства.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение сети подается на первичную обмотку 2 трансформатора. В результате на первом крайнем стержне создается магнитный поток, уравнове-. шивающий сетевое напряжение. Этот поток наводит на обмотках 3 и 4 напряжение, определяемое коэффициентом трансформации.

Переменное напряжение, снимаемое с обмотки 4, преобразуется с помощью второго выпрямителя-фильтра 7 в постоянное напряжение и поступает на регулирующий элемент 8. С помощью регулирующего элемента 8 постоянное напряжение преобразуется в переменное определенной формы и амплитуды и подается на обмотку 5, создавая при этом на втором крайнем стержне второй магнитный поток. В резуль.,ате на обмотке 3,2 второй секции основной выходной обмоткой наводится напряжение, определяемое коэффициентом трансформации обмоток 5 и 3.2.

Суммарное напряжение с обмоток 3.1 и 3.2 с помощью первого выпрямителяфильтра 6 преобразуется в постоянное напряжение, которое. подается на выходные зажимы устройства, Магнитные потоки, создаваемые в крайних стержнях трансформатора, замыкаются через средний стержень, на, котором нет обмоток. С выходных зажимов устройства напряжение подается на узел 9 управления, где это напряжение сравнивается с опорным напряжением и вь1рабатывается разностный сигнал управления, который, воздействуя на управляющий вход регулирующего элемента, изменяет параметры его выходного напряжения таким образом, что напряжение на выходе устройства остается неизменным.

Работа устройства поясняется с помощью диаграмм, приведенных на фиг.2 для. случая импульсного управления ключами регулирующего элемента, где прыняты следующие обозначения:

U сетевое напряжение, подаваемое на устройство, U, — напряжение на обмотке 3.1, U — постоянное напряжение на

7 выходе выпрямителя-фильтра 7 — напряжение на обмотке 3.2, сформированное с помощью регулирующего элемента 8 через обмотку 5, — суммарное напряжение на основной выходной обмотке, подаваемое на вход выпрямителя-фильтра 6;

UÂ вЂ” напряжение на выходе выпрямителя первого выпрямителя-фильтра 6; — напряжение на выходе устройства.

На фиг.2 видно, что изменяя ширину или амплитуду импульсов на выходе регулирующего элемента, можно тем самым менять среднее значение напряжения на выходе выпрямителя первого выпрямителя-фильтра, а следовательно, и на выходе устройства. На основе этого принципа с помощью обратной связи через блок управления органи4205 а

55

3 137 зуется такое воздействие на регулирующий элемент, при котором напряжение на выходе остается неизменным в пре,делах заданной точности.

Напряжение на выходе регулирующего элемента формируется в области моментов перехода сетевого напряжения через нулевой уровень, благодаря чему заполняются паузы в выпрямленном напряжении и снижаются пульсации в этом напряжении. Выбором закона управления ключами регулирующего элемента можно получить на выходе выпрямителя напряжение с очень малыми пульсациями.

Один из вариантов выполнения регулирующего элемента, который позволяет производить регулирование длительности импульсов напряжения на обмотке 5, приведен на фиг.3. Здесь на интервалах (с,, t (см. фиг.2) замыкаются ключи 8,, 8, а на интервалах (t, t z ) — ключи 8, 8 з. В остальные моменты времени для обеспечения нулевого напряжения U на обмотке 5 замыкается пара ключей S„, 8 (или 8>, 8 ). В результате на обмотке 3,1 напряжение также практически равно 0 и потери возникающие при протекании .тока нагрузки через обмотку 3.2, определятся только омическим сопротивлением меди этой обмотки. Замыкание и размыкание ключей производится блоком управления.

В регулирующем элементе по фиг.3 при пропускании тока через обмотку 5 всегда включены одновременно два ключа.

Другой вариант исполнения регулирующего элемента с импульсным управлением, в котором ток регулирующей обмотки проходит только через один ключ, приведен на фиг,4. Здесь регулирующая обмотка состоит из двух одинаковых секций 5.1 и 5,2, причем на интервалах (с „, t 7 замкнут ключ

8 и ток пропускается через секцию

5.1, а на интервалах (с, с 1 замкнут ключ 8 и ток пропускается через секцию 5.2. В остальное время для обеспечения нулевого напряжения на обмотке 3.2 замкнут ключ 8„.

Возможны другие варианты выполнения регулирующего элемента.

Блок управления при импульсном управлении регулирующим элементом (фиг.5) состоит из сравнивающего уст-: ройства 10, интегратора 11, суммато5

40 ра 12, компараторов 13 и 14, инвертора 15, логических элементов. И 16 и 17. На входы сравнивающего устройства 10 подаются сигналы напряжения нагрузки и первого опорного напряжения, определяющие уровень стабилизации выходного напряжения, Разностный сигнал после интегрирования корректируется с помощью сумматора 12 вторым опорным напряжением, которое определяет номинальную длительность управляющих импульсов. С выхода сумматора 12 управляющий сигнал подается на компаратор 13, на другой вход которого подается сигнал выпрямленного сетевого напряжения. Таким образом, на выходе компаратора 13 образуется последовательность импульсов, формируемых в области момента перехода сетевого напряжения через нулевой уровень, которые подаются на первые входы элементов И 16 и 17, На вторые входы этих элементов подаются прямой и инвертированный импульсные сигналы, формируемые из сетевого сигнала с помощью компаратора 14.

На выходах элементов И 16 и 17 образуются две последовательности управляющих импульсов, изменяемых по длительности, причем с выхода элемента

15 импульсы подаются на одну пару ключей 8, 8, а с выхода элемента

16 — на другую .пару ключей 8,, 8 регулирующего элемента по фиг.3 (соответственно на ключ 8„ и 8 для регулирующего элемента по фиг.4). Управление ключами 8 » 8 (ключом 8> по фиг.4) для замыкания регулирующей обмотки осуществляется с помощью им< пульсного сигнала, который получается инвертированием сигнала с выхода компаратора 17.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряже ния, содержащий силовой трансформатор, первичная обмотка которого подключена к сетевым зажимам, первый выпрямитель-фильтр, присоединенный входами к основной выходной обмотке, второй выпрямитель-фильтр, присоединенный входами к вспомогательной выходной обмотке, регулирующий элемент, входы которого соединены с выходами второго выпрямителя-фильтра, узел управления, подключенный входами к выходным зажимам устройства, выход

1374205 которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения КПД устройства, основная

5 выходная обмотка силового трансформатора выполнена секционированной, выходные зажимы устройства подключены к выходам первого выпрямителя-фильтра, а силовой трансформатор снабжен регулирующей обмоткой и выполнен на трехстержневом магнитопроводе, причем на первом крайнем стержне расположены первичная обмотка, первая секция основной выходной обмотки и вспомогательная выходная обмотка, на втором крайнем стержне расположены вторая секция основной выходной обмотки и регулирующая обмотка, обе секции основной выходной обмотки соединены последовательно, а регулирующая обмотка подключена к выходам регулирующего элемента.

1374205

Составитель Ю.Опадчий

Техред А.Кравчук

Редактор И.Рыбченко

Корректор О. Кравцова

Тираж 866

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 602/44

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4