Стабилизированный источник питания

 

п> 5l6027

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.05.73 (21) 1912997/24-7 с присоединением заявки № (51) М. Кл. G 05F 1/46

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.05.76. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 24.06.76 (53) УДК 621.316.722.1 (088.8) (72) Автор изобретения

П. Г. Федосеев (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

ГасУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к технике стабилизации питающего напряжения.

Известны стабилизированные источники питания, содержащие соединенные последовательно между собой силовой неуправляемый выпрямитель и тиристор, подсоединенные последовательно к выходным зажимам, и емкостной сглаживающий фильтр, подключенный параллельно выходным зажимам, а также подсоединенные через вспомогательный выпрямитель к питающему напряжению параметрический стабилизатор на стабилитроне, нагруженный на последовательную резистивно-ем костную цепь, и резистивный делитель напряжения между средней точкой которого и конденсатором упомянутой цепи подключены входные зажимы элемента с двумя входами и с S-образной вольтампернои характеристикой, например, выполненного на двух транзисторах разного типа проводимости.

Однако в известных стабилизатора» при работе на емкостной фильтр возникает нарушение синхронизации, особенно при снижении тока нагрузки, сопровождающееся помимо больших динамических (переходных) ошибок ростом пульсаций выходного напряжения и вынужденным подмагничива нием магнитопровода силового трансформатора постоянной составляющей тока. Кроме того, схема стабилизаторе сложна и дорога.

Цель изобретения — повышение точности стабилизации и расширение диапазона регулирования напряжения.

Цель достигается за счет того, что один из

5 резисторов упомянутого делителя шунтирован дифференцирующим конденсатором, который через вход упомянутого элемента с S-образной вольтамперной характеристикой и резистор, соединенный с источником опорного на10 пряжения, подключен к общей точке силового неуправляемого выпрямителя и выходной клеммы стабилизатора.

Кроме того, с целью повышения помехоустойчивости вход элемента с S-образной вольт15 амперной характеристикой шунтирован конденсатором, На фиг. 1 изображена принципиальная схема стабилизатора с питанием схемы управления от вспомогательного выпрямителя; на

20 фиг. 2 — то же, с питанием схемы управления от силового неуправляемого выпрямителя через вспомогательный диод.

К выходу силового неуправляемого выпрямителя 1 через последовательно включенный

25 тиристор 2 подключен емкостной сглаживающий фильтр 3, заряжающийся в том случае, если тиристор открыт и имеет положительный потенциал анода относительно катода. Спусковой элемент 4 (элемент с S-образной харак30 теристцкоГ на двух транзисторах противопо516027 ложного типа проводимости) с двумя входами

5, 6 получает питание от неуправляемого вспомогательного выпрямителя 7, выполненного либо в виде самостоятельной мостовой схемы (см. фиг. 1), либо в виде диода, включенного на выход силового неуправляемого выпрямителя 1 (см. фиг. 2).

Первый вход 5 спускового элемента 4 подключен через линейный резистивный делитель

8 напряжения и дифференцирующий конденсатор 9 к выходу неуправляемого вспомогательного выпрямителя 7, а второй вход 6 — к выходу неуправляемого вспомогательного выпрямителя 7 через параметрический стабилизатор на стабилитроне 10 и резистивно емкостиую цепь 11 с малой постоянной времени заряда; кроме того, вход 6 спускового элемента

4 через резистор 12 подключен к опорному параметрическому стабилизатору на стабилитроне 13, который подключен к выходу источника питания так, что разность опорного и выходного напряжений источника питания является сигналом ошибки (рассогласования) .

Ко входам 5, 6 спускового элемента 4 подключен конденсатор 14, блокирующий влияние импульсных помех и высших гармоник напряжения сети. Выход спускового элемента 4 через резисторы 15 и 16 подключен к промежутку катод — управляющий электрод тиристора 2. Спусковой элемент 4 переходит из закрытого состояния в открытое тогда, когда потенциал второго входа 6 становится выше потенциала первого входа 5 на величину прямого порогового напряжения р — и перехода (= 0,3в для германиевого и = 0,7в для кремниевого транзисторов), т. е. практически при равенстве напряжений на входах 5 и 6.

Момент равенства указанных напряжений во время каждого полупериода определяется, с одной стороны, величиной выпрямленного напряжения сети, а с другой — величиной мгновенного значения напряжения ошибки (рассогласования) . Поэтому в источнике питания реализуется как принцип регулирования по возмущению со стороны сети, так принцип регулирования по отклонению (принцип обратной связи).

При помощи дифференцирующего конденсатора 9 на вход 5 спускового элемента 4 помимо сигнала, пропорционального величине напряжения сети, подается компонента, пропорциональная производной этого напряжения, поэтому кривая напряжения на первом входе

5 спускового элемента 4 имеет максимум вблизи начала полупериода и близкий к линейному закон снижения напряжения к концу полупериода, причев!, если бы спусковой элемент не сработал, напряжение на входе 5 в конце полупериода стало бы отрицательным.

При такой форме кривой напряжения на входе 5 спускового элемента 4, во-первых, имеется возможность выбрать малую (примерно на порядок меньше полупериода) постоянную времени заряда конденсатора резистивиоемкостиой цепи и тем самым получить иеиз5

65 менную во всем диапазоне регулирования амплитуду импульсов напряжения на управляющем электроде тиристора 2; во-вторых, получить принудительную синхронизацию включения тиристора в каждый полупериод, так как в интервале полупериода обязательно наступает момент времени, когда потенциал входа

6 спускового элемента 4 становится выше потенциала входа 5.

Таким образом, введение дифференцирующего конденсатора позволяет расширить диапазон регулирования рабочих углов включения тиристора и этим повысить коэффициент мощности источника питания или увеличить диапазон стабилизации в области малых напряжений сети и обеспечить синхронизацию включения тиристора при работе силового выпрямителя на емкостной фильтр 3.

При помощи источника опорного напряжения на стабилитроне 13 величина установившегося напряжения на конденсаторе резистивио-емкостной цепи становится в зависимости от мгновенного значения ошибки (рассогласования), чем достигается повышение точности работы устройства и наличие стабилизации при колебаниях тока нагрузки. Использованная схема включения источника опорного напряжения обеспечивает устойчивую синхронизацию включения тиристора при емкостном фильтре, поскольку в контур обратной связи ие вносится инерционное запаздывание.

Работает схема следующим образом.

Предположим, что источник работает в номинальном ре2киме с определенным углом включения тиристора 2. При увеличении напряжения сети сверх номинального возрастает напряжение на входе 5 спускового элемента 4 и соответственно равенство (с точностью до порогового прямого напряжения эмиттерного перехода транзистора p — n — р спускового элемента 4) напряжений на обоих входах спускового элемента наступает с большей задержкой относительно начала полупериода; поэтому включение тиристора 2 и заряд конденсатора фильтра 3 наступает позже, что позволяет сохранить выходное напряжение с определенной точностью неизменным. Этому способствует также то, что небольшое относительное изменение (повышение) выходного напряжения вызывает значительное относительное увеличение абсолютного значения напряжения ошибки, и величина установившегося напряжения, до которого заряжается конденсатор резистивно-емкостной цепи 11, становится меньше, чем дополнительно увеличивает задержку включения тиристора 2 и тем самым способствует сохранению неизменным среднего значения выходного напряжения.

Если изменяется при прочих равных условиях ток нагрузки, например возрастает, то происходит некоторое снижение выходного напряжения, абсолютное значение сигнала ошибки становится меньше, соответственно возрастает напряжение на конденсаторе резистивио-емкостной цепи 11, и включение ти516027 ристора 2 происходит при меньшем сдвиге по фазе относительно начала полупериода, чем и достигается стабилизация выходного напряжения при колебаниях тока нагрузки, Случайные кратковременные флюктуации напряжения сети (вызванные, например, пусковыми токами сторонних потребителей энергии) не вызывают резких изменений угла включения тиристора 2 и существенного нарушения работы источника благодаря сглаживающему действию конденсатора 12, емкость которого не должна быть настолько велика, чтобы вносилось заметное инерционное запаздывание в контур обратной связи.

Формула изобретения

1. Стабилизированный источник питания, содержащий соединенные последовательно между собой силовой неуправляемый выпрямитель и тиристор, подсоединенные последовательно к выходным зажимам, емкостной сглаживающий фильтр, подключенный параллельно выходным зажимам, а также подсоединенные через вспомогательный выпрямитель к питающему напряжению параметрический стабилизатор на стабилитроне, нагруженный на последовательную резистивно-емкостную цепь, и резистивный делитель напряжения, между

5 средней точкой которого и конденсатором упомянутой цепи подключены входные зажимы элемента с двумя входами и S-образной вольтамперной характеристикой, например, выполненного. на двух транзисторах разного типа

10 проводимости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации и расширения диапазона регулирования напряжения, один пз резисторов упомянутого делителя шунтирован дифференцирующим конден15 сатором, соединенным с одним входом упомянутого элемента с двумя входами, другой вход которого через резистор, соединенный с источником опорного напряжения, подключен к общей точке силового неуправляемого выпря20 мителя и выходной клеммы стабилизатора, 2. Стабилизированный источник питания по и. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, оба входа элемента с S-образной вольтамперной харак25 теристикой шунтированы конденсатором.

516027

Составитель В. Круглова

Техред 3. Тараненко Корректор И. Позняковская

Редактор Э. Кононович

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 1355/16 Изд. ¹ l379 Тираж 1029 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открь1тнй

l l3035, Москва, Ж-35, Раугпская наб., д. 4,5