Способ динамической стабилизации постоянного напряжения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<») 491936

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.07.71 (21) 1680923/24-7 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.75. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 06.04.76 (51) М. Кл. 6 05f 1/46

Государственный комитет

Совета Мнннстров СССР (53) УДК 621.316.722.1 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Ф. И. Александров (71) Заявитель

Ленинградское отделение Центрального научноисследовательского института связи (54) СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам динамической стабилизации источников питания постоянного тока, имеющих инерционный регулирующий или фильтрующий орган, например управляемых и неуправляемых выпрямителей с индуктивным фильтром, импульсных стабилизаторов постоянного напряжения, стабилизированных преобразователей постоянного напряжения и др.

Известен способ динамической стабилизации постоянного напряжения на выходе источника питания с инерционным последовательным органом путем дискретного введения на временных интервалах переходных процессов параллельно нагрузке и параллельно инерционному органу источника питания управляемого активного сопротивления и его непрерывного регулирования. При этом управляемое сопротивление регулируют в функции отклонения выходного напряжения от заданного уровня. Однако такой способ может применяться только в сочетании со статической стабилизацией. Для того, чтобы статическая ошибка стабилизации не могла воздействовать на динамический стабилизатор (в этом случае управляемое активное сопротивление оказалось бы длительно введенным), зона нечувствительности стабилизатора принципиально не может быть меньше возможного статического отклонения выходного напряжения от заданного уровня В силу этого динамический стабилизатор имеет цепь обратной связи, ограничивающую мини5 мальный уровень сигнала, и не может снизить, когда это необходимо, установившуюся пульсацию выходного напряжения. По этой же причине динамический стабилизатор .не может полностью подавить пульсацию и

10 выбросы напряжения, обусловленные импульсным характером нагрузки источника питания. Недостатком известного способа является также и то, что цепь обратной связи динамического стабилизатора, реализующего

15 этот способ, является элементом цепи обратной связи статического стабилизатора. Поэтому динамический стабилизатор не может быть выполнен в этом случае как автономное устройство, которое можно подключать в слу20 чае необходимости к любому источнику питания с индуктивным фильтром.

Предлагаемый способ позволяет уменьшить зону нечувствительности динамической стабилизации и ограничить установившуюся

25 пульсацию постоянного напряжения. Это достигается тем, что разделяют токи заряда и разряда емкости на выходе источника питания и управляемое активное сопротивление при введении его параллельно нагрузке регуз0 лируют в обратной зависимости от тока

491936 заряда, а при введении параллельно инерционному органу источника питания активное сопротивление регулируют в обратной зависимости от тока разряда емкости фильтра.

На фиг. 1 и 2 показаны функциональные схемы динамических стабилизаторов, реализующих предложенный способ; на фиг. 3 и

4 — принципиальные схемы динамических стабилизаторов, соответствующие функциональным схемам на фиг. 1 и 2.

Р1cro÷íèê питания постоянного тока содержит инерционный регулирующий орган 1, представляющий собой силовую цепь импульсного последовательного стабилизатора (см. фиг. 1) или дроссель фильтра демодулятора импульсного источника питания лиоо сглаживающий дроссель LC-фильтра нестабилизированного выпрямителя (cM. фиг. 2).

11звестный способ регулирования (стабилизации), обеспечивающий повышенное быстродействие и высокий к. п. д. источника питания, заключается в том, что ключом 2 дискретно вводят на временных интервалах переходных процессов параллельно нагрузке 3 и параллельно инерционному органу 1 источника питания управляемое сопротивление 4, которое регулируют в функции отклонения выходного напряжения источника питания.

Управляющий сигнал на это сопротивление подают с устройства 5 обратной связи источника питания.

Функционально введение управляемого активного сопротивления 4 может быть выполнено по-разному. На фиг. 1 это сопротивление разделено на два регулируемых резистора 4а и 4б, которые вводят поочередно ключами 2а и 26. На фиг. 2 сопротивление 4 может быть введено при помощи ключа 2 в одном временном интервале (при открытом диоде б) параллельно нагрузке 3, а в другом временном интервале (при закрытом диоде б) параллельно инерционному органу 1 (дросселю фильтра). В этой схеме управление осуществляют через логический усилительный элемент 7, на который подают информацию о полярности напряжения на дросселе 1 и о знаке динамической ошибки на выходе стабилизатора. Схема на фиг. 2 содержит источник 8 импульсной э. д. с. E.

При помощи элемента 9 токи заряда и разряда конденсатора 10 на выходе источника питания разделяют и управляемое активное сопротивление 4 при введении его параллельно нагрузке 3 регулируют в обратной зависимости от тока заряда конденсатора 10, а при введении параллельно инерционному органу 1 источника питания активное сопротивление регулируют в обратной зависимости

or тока разряда конденсатора 10. Управление в функции тока конденсатора 11 осуществляется через усилитель 12 сигнала тока заряда и усилитель 13 сигнала тока разряда конденсатора 10. Это позволяет уменьшить зону нечувствительности динамической стабилизации и придать динамическим стабили5

4О

4 заторам свойство транзисторного фильтра для сглаживания переменной составляющей выходного напряжения источника питания

Емкость выходного конденсатора 11 источника может быть снижена.

Схемы динамических стабилизаторов, разработанных по предложенному способу, просты и могут быть унифицированы (см, фиг. 3 и 4). Такие стабилизаторы могут быть выполнены как автономные устройства, которые можно подключить к любому источнику питания для подавления переходных и установившихся выбросов напряжения.

Динамические стабилизаторы на фиг. 3 и

4 выполнены на диодах и транзисторах. Элемент 9, разделяющий токи заряда и разряда конденсатора 10 на выходе источника питания, представляет собой два р-п-перехода, соединенных встречно-параллельно и включенных последовательно с конденсатором 10.

Усилитель 12 на транзисторе усиливает ток заряда, а усилитель 13 на транзисторе — ток разряда конденсатора 10.

Стабилизатор (см. фиг. 3) работает следующим образом.

При положительном динамическом отклонении выходного напряжения источника (AU»») O) конденсатор 10 начинает заряжаться через вход транзистора у.силителя 12.

При этом отпирается составной транзистор

4а, обеспечивающий увеличение нагрузки источника питания пропорционально величине тока заряда конденсатора 10. Подключение дополнительной нагрузки к источнику питания препятствует увеличению напряжения

U»,, При отрицательном приращении выходного напряжения (ЛУ„»(0) конденсатор 10 разряжается через вход транзистора усилителя 13. Последний отпирает составной транзистор 4б, который обеспечивает дополнительный ток в нагрузку, пропорциональный величине тока разряда конденсатора 10, и препятствует снижению выходного напряжения.

Динамический стабилизатор (см. фиг. 4) работает следующим образом.

При У,,)0 транзистор усилителя 12 пропускает ток только в том случае, если есть напряжение на его коллекторе, т. е. при

E(U»». Тогда открывается мощный транзистор управляемого сопротивления 4, который поглощает избыточную энергию дросселя. Ток дросселя, отдаваемый в нагрузку и конденсатор 11, уменьшается, что препятствует увеличению ЛУ„». В интервалах времени, когда E) У»», транзистор управляемого сопротивления 4 закрыт, так как в противном случае это привело бы к увеличению напряжения U»». В случае провала выходного напряжения (Ыl(0), наоборот, мощный транзистор управляемого сопротивления 4 открыт при Е) Uyg», так как конденсатор 10 разряжается и отпирает транзистор усилителя 13, а закрыт при Е(С вы.

Энергия от источника 8 импульсного напря491936 жения поступает еа выходной конденсатор

11, минуя инерционный дроссель 1, и способствует поддержанию постоянного напряжения на выходе источника питания.

Динамический стабилизатор по схеме на фиг. 4 несколько проще, чем по схеме на фиг.

3, так как имеет всего лишь один мощный регулирующий транзистор в управляемом сопротивлении 4, однако схема на фиг. 3 позволяет лучше сглаживать переменную составляющую выходного напряжения источника питания. Для стабилизаторов на фиг.

3 и 4 в случае применения германиевых транзисторов в усилителях 12 и 13 зона нечувствительности достигает порядка +0,1 В. Путем некоторого усложнения схемы можно еще уменьшить эту зону.

Динамические стабилизаторы способс: вуют более устойчивой работе источника питания. Их можно подключать непосредственно к нагрузке. В установившемся режиме динамический стабилизатор или не потребляет никакой мощности (если зона нечувствительности его больше величины амплитуды установившейся пульсации источника питания), или потребляет незначительную мощность при работе в режиме ограничения установившейся пульсации источника питания. Последчий режим целесообразно применять при низкой частоте работы источника питания (порядка 100 — 150 Гц) или при повышенных частотах (5 — 10 кГц и более).

Фор мул а изобретения

Способ динамической стабилизации постоянного напряжения на выходе источника пи1О тания с инерционным последовательным органом, содержащим индуктивно-емкостный фильтр, путем дискретного введения на временных интервалах переходных процессов параллельно нагрузке и параллельно инер15 ционному органу источника питания управляемого активного сопротивления и его непрерывного регулирования, о т л и ч а ю ш и йся тем, что, с целью уменьшения зоны нечувствительности динамической стабилиза20 ции и ограничения установившейся пульсации постоянного напряжения, контролируют мгновенные значения емкостного тока фильтра и управляемое активное сопротивление при введении параллельно нагрузке регулируют

25 в обратной зависимости от зарядного тока, а при введении параллельно инерционному органу управляемое активное сопротивление регулируют в обратной зависимости от разрядного емкостного тока фильтра.

491936 фиг. 3

Составитель В. Круглова

Техред Е. Митрофанова

Редактор А, Пейсоченко

Корректор М. Лейзерман

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 656219 Изд. № 1963 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я(-35, Раушская наб., д, 4)5