Стабилизирующий источник постоянного напряжения

 

Использование: во вторичных источниках электропитания с широкими пределами регулирования выходного напряжения. Сущность изобретения: устр-во содержит силовой трансформатор, выпрямитель, сглаживающий LC-фильтр, стабилизатор постоянного напряжения, включенные последовательно в силовую шину, регулирующий элемент, измерительный узел, два конденсатора , два транзистора, два резистора и токоограничивающий элемент. В устр-ве обеспечено плавное регулирование заполнения провалов выпрямленного напряжения в широких пределах, Улучшаэтся качество выходного напряжения, снижается мощность рассеяния. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)5 6 05 F 1/569

ГОСУДАР СТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

1 ! с)

4ь

4 (21) 4886137/07 (22) 27.11.90 (46) 07.10,92, Бюл. ¹ 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения (72) С,Т.Дремов, Л.M.Ïoïèëü, П,Б.Карев и

С, Б.Власов (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 765788, кл. G 05 F 1/56, 1978.

2, Авторское свидетельство СССР

¹ 1429101, кл. G 05 F 1/613, 1987, 3. Авторское свидетельство СССР

N 1325434, кл, G 05 Е 1/569, 1987. (54) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектированиИ источников вторичного электропитания.

Известны источники постоянного напряжения, в которых регулировка выходного напряжения осуществляется путем изменения степени заполнения провалов выпрямленного напряжения, В одном из известных источников (авт, св. № 765788, кл. G 05 F 1/56, 1978) вышеуказанный метод регулирования выходного напряжения получен путем параллельного включения стабилизатора постоянного напряжения и выпрямителя, Недостатком данного источника является сложйОсть схемного построения, В другом известном источнике (авт, св. № 1429101, кл. G 05 F 1/613, 1987) схема значительно упрощена путем исключения выпрямителя. Однако существенным недо Ы 17б7487 А1 (57) Использование: во вторичных источниках электропитания с широкими пределами регулирования выходного напряжения.

Сущность изобретения: устр-во содержит силовой трансформатор, выпрямитель, сглаживающий LC-фильтр, стабилизатор постоянного напряжения, включенные последовательно в силовую шину, регулирующий элемент, измерительный узел, два конденсатора, два транзистора, два резистора и токоограничивающий элемент. В устр-ве обеспечено плавное регулирование заполнения провалов выпрямленного напряжения в широких пределах, Улучшаэтся качество выходного напряжения, снижается мощность рассеяния. 2 ил. статком источника является большая мощность рассеяния регулирующего элемента, которь и обеспечивает линейную регулировку уровня заполнения провалов напряжения на входе сглажийающегс 1 С-фильтра.

Наиболее близок к предлагаемому принятый за прототип (авт. св. № 1325434, кл. G

05 F 1/569) стабилизирующий источник постоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор, выпрямитель, сглаживающий LC-фильтр, стабилизатор постоянного напряжения, включенные последовательно в силовую шину, первый конденсатЬр, подключенный через диод в прямом направлении к выходу выпрямителя, регулирующий элемент, включенный встречно-параллельно диоду, и измерительный узел.

В известном источнике при снижении питающего напряжения ниже заданной величины отпирается регулирующий элемент, 1767487

55 и провалы напряжения на входе сглаживающего LC-фильтра заполняются напряжением разряда первого конденсатора. В результате напряжение на выходе сглаживающего LC-фильтра повышается до прежней величины.

Однако существенными недостатками известного источника являются повышенная мощность рассеяния и низкое качество выходного напряжения.

Указанные недостатки объясняются тем, что напряжение на выходе сглаживающего LC-фильтра компенсируется (увеличивается до прежней величины) лишь при снижении питающего напряжения до определенной величины, а при увеличении питающего напряжения компенсации не происходит, т.е, известное техническое решение обеспечивает снижение колебания вСиодйогь напряжения сглаживающего 1 Сфильтра в 1,5-2 раза, что не всегда является достаточным для получения требуемого качества выходного йапряжения и малой мощности рассеяния стабилизатора и ост оянного н ап ряжения.

Цель изобретения — снижение мощности рассеяния-с одновременным улучшением качества выходного напряжения путем расширения пределов регулирования, " Поставленная цель достигается тем, что стабйли*зирующий источник постоянного

"наЫряженйя, содержащий силовой трансформатбр; выпрямитель, сглаживающий LCфильтр, стабилизатор постоянного напряжения, включенные последовательно в силовую шину, первый, конденсатор, подключенный через диод в прямом направлении к выходу выпрямителя, регулирующий элемент, включенный встречно-параллельно диоду, Й йзмерительный увел, снабжен пером и вторым"транзисторами, первым и . вторым резистбрами, токоограничивающим элементом и вторым конденсатором, причем эмиттер первого транзистора подключен к выходу выпрямителя, его базовая цепь подключена к точке соединения диода с первым конденсатором, а коллектор через последовательно соединенные первый и второй резисторы подключен к общей шине и эмиттеру второго транзистора, база которого соединена с общей точкой первого и второго резисторов,"коллектор через второй конденсатор — с общей шиной " непосредственно подключен к первому входу измерител ь ного узла, вторая входная цепь которого соединена с выходом сглаживающего 1 С-фильтра.

При колебании входного напряжения плавно изменяется угол отпирания регулирующего элемента, в результате расширя5

50 ются пределы регулирования заполнения провалов напряжения на выходе выпрямителя, улучшается качество выходного напряжения, снижается мощность рассеяния стабилизатора.

Анализ научно-технической и патентной литературы не выявил аналогичных технических решений, На фиг. 1 представлена электрическая схема предлагаемого стабилизирующего источника постоянного напряжения, на фиг.

2 — диаграммы напряжения на элементах источника, поясняющие его работу.

Предлагаемый стабилизирующий источник постоянного напряжения содержит силовой трансформатор 1, выпрямитель 2, сглаживающий С-фильтрЗ, стабилизатор 4 постоянного напряжения, первый конденсатор 5, диод 6, регулирующий элемент 7, включающий светодиод 8 и фототиристор 9, измерительный узел 10, первый 11 и второй

12 транзисторы, первый 13 и второй 14 резисторы, токоограничивающий элемент 15 и второй конденсатор 16.

Первичная обмотка силового трансформатора 1 соединена в выводами для подключения питающего напряжения. вторичная обмотка через выпрямитель 2 и сглаживающий LC-фильтр 3 связана с входом стабилизатора 4 постоянного напряжения, выход которого образует выход источника. Первый конденсатор 5 через диод 6 в прямом направлении и через фототиристор 9 в обратном направлении подключен к входу сглаживающего LC-фильтра 3, а через последовательно соединенные токоограничивающий элемент 15 и второй конденсатор

16 связан с общей шиной. Эмиттер первого транзистора 11 подключен к выходу выпрямителя 2, база его связана с первым конденсатором 5, а коллектор через последовательно соединенные первый 13 и второй 14 резисторы подключен к общей шине и эмиттеру второго транзистора 12, База второго транзистора 12 соединена с общей точкой первого 13 и второго 14 резисторов, коллектор подключен к второму конденсатору 16 и к первому входу измерительного узла 10, второй вход которого связан с выходом сглаживающего LCфильтра 3, а выход через светодиод 8 регулирующего элемента 7 подключен к выходу сглаживающего LC-фильтра 3.

Предлагаемый стабилизирующий источник постоянного напряжения работает следующим образом. При колебаниях питающего напряжения угол заполнения его провалов изменяется таким образом, что напряжение на выходе сглаживающего LCфильтра 3 меняется незначительно, Проис1767487 ходит это следующим образом. Первый конденсатор 5 заряжается выпрямленным напряжением выпрямителя 2 через диод 6 в период a> — aq (фиг. 2а), В этот момент первый транзистор 11 отперт напряжением диода 6, отперт и второй транзистор 12, шунтирующий второй конденсатор 16, После заряда первого конденсатора 5 запираются первый 11 и второй 12 транзисторы, второй конденсатор 16 через токоограничивающий элемент 15 начинает заряжаться по линейному закону (а — а, фиг. 2б). Напряжение второго конденсатора 16 прикладывается к первому входу измерительного узла 10, часть выходного напряжения сглаживающего 1 С-фильтра 3 (0з, фиг, 2б) — к второму входу. Втот момент,,когда возрастающее напряжение на первом входе измерительного узла t0 превысит напряжение второго входа (аз, фиг, 2б, в), появляется сигнал на выходе измерительного узла 10 (фиг. 2в), срабатывает светодиод

8, отпирается фототиристор 9 регулирующего элемента 7, и провалы пульсирующего напряжения на входе сглаживающего LCфильтра 3 заполняются напряжением заряженного первого конденсатора 5 (йз — й, фиг. 2а). Разряд первого конденсатора 5 длится до момента, когда напряжение на нем становится равным возрастающему значению выпрямленного напряжения выпрямителя 2 (сц, фиг, 2а), При увеличении питающего напряжения (Q6 — a14, фиг, 2а) повышается напряжение на выходе сглаживающего

LC-фильтра 3, уровень напряжения, поступающий на второй вход измерительного узла 10, возрастает до величины 0з (фиг. 26).

Зто приводит к увеличению угла отпирания регулирующего элемента 7 (ат, а, фиг, 2а, б), снижению степени заполнения провалов выпрямленного напряжения выпрямителя 2 (ау — Qs, фиг. 2а). В результате напряжение на выходе сглаживающего LCфильтра 3, следовательно, и выходное напряжение источника (фиг. 2г), увеличиваются в значительно меньшей сте.пени.

B случае снижения питающего напряжения (аи — аг1, фиг, 2а, б) соответственно уменьшается напряжение, поступающее„на второй вход изме рительного узла 10 (0з, фиг. 2б),уменьшается угол отпирания регулирующего элемента 7 (а т, а2>, фиг, 2а, б), что приводит к увеличению степени заполнения провалов выпрямленного напряжения выпрямителя

2 (а и — а1g, фиг. 2а).

Напряжение на выходе сглаживающего

LC-фильтра 3, следовательно, и выходное напряжение источника (фиг. 2г), снижаются в значительно меньшей степени, Гаким образом, предложенное техническое решение позволяет обеспечить плавное фазовое регулирование заполнения провалов выпрямленного напряжения выпрямителя 2 в широких пределах, что улучшает качество выходного напряжения источника, снижает мощность рассеяния стабилизатора 4 постоянного напряжения.

Так как нестабильность напряжения на

1 выходе сглаживающего LC-фильтра 3 значительно снижена, во многих случаях стабилизатор 4 постоянного напряжения может быть исключен, схема упрощается;

Зксперименты подтвердили работоспособность и положительные качества стаби20 лизирующего источника постоянного напряжения, По сравнению с прототипом в

10 раз снижены нестабильность и пульсации выходного напряжения, в 3 раза уменьшена мощность рассеянйя, "

Формула изобретения

Стабилизирующий источник постоянного нап ряжения, содержащий силовой трансформатоо, выпрямитель, сглаживающий

1 С-фильтр, стабилизатор постоянного напряжения, включенные последовательно в силовую шину, первый конденсатор, через диод в прямом направлении подключенный к выходу выпрямителя, регулирующий элемент, включенный встречно-параллельно диоду,и измерительный узел, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения мощности рассеяния с одновременным улучшением качества выходного напряжения путем расширения пределов регулирования, он снабжен первым и вторым транзисторами. первым и вторым резисторами, токоограничивающим элементом и вторым конденсатором, причем эмиттер первого транзистора подключен к точке соединения

45 диода с первым конденсатором, а коллектор через последовательно соединенные первый и второй резисторы подключен к общей шине и эмиттеру второго транзистора, база которого соединена с общей точкой

50 первого и второго резисторов, коллектор . через токоограничивающий элемент подключен к точке соединения конденсатора с диодом, через второй конденсатор соединен с общей шиной и непосредственнэ

55 подключен к первому входу измерительного узла, вторая входная цепь которого соединена с выходом сглаживающего

LC-фильтра:

Составитель С.Дремов

Техред М.Моргентал Корректор П. Гереши

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3548 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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