Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения с непрерывным регулированием

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61).Дополнительное к авт. свид-ву(22) За лено 221277 (2i) 2557257у24 07 (51) М. Кл.з с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетG 05 F 1/58

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150882. Бюллетень ¹ 30 (53) УДК621.316. . 722.1 (088. 8) Дата опубликования описания170882 (72) Авторы изобретения

В.К. Копыл, A.È. Гудименко и В.Н (7i) Заявитель (54)КОМПЕНСАЦИОННЫИ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ С НЕПРЕРЫВНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

Стабилизатор относится к технике электропитания и может быть использован в различных радиотехнических устройствах, автоматики, вычислительной и измерительной техники в качестве источника постоянного напряжения.

Известен стабилизатор постоянного напряжения с -непрерывным регулированием, содержащий блок сравнения с двумя входами, первый из которых подключен к выходу стабилизатора, а второй — к источнику опорного напряжения, усилитель постоянного тока и регулирующий элемент, соединенные в последовательную цепь, включенную между выходами блока сравнения и с табилизатора (11.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является компенсационный стабилизатор пос.тбянного напряжения с непрерывным регулированием, содержащий задающий генератор, вход которого соединен с выводами для подключения первичной сети, а выход — c входом усилителя мощности, выход которого подклю чен к первичной обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель связана с выводами для подключения нагрузки и с цепью обратной связи, подключенной к первому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход блока сравнения подключен к выходу усилителя постоянного тока, и элемент гальванической развязки (21

Недостатком стабилизатора является то, что в Нем отсутствует защита по току, а так как его усилитель мощности работает в линейном режиме, то при перегрузках стабилизатора на транзисторах усилителя мощности рассеивается значительная мощность, что может привести к их разрушению.

Цель изобретения — обеспечение в нем самозащиты по току с восстановлением работоспособности при окончании действия перегрузки..

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе задающий генератор выполнен в вИде BC-генератора синусоидальных колебаний, первый вход блока сравнения подключен непосредственно к выводам для подключения нагрузки стабилизатора, элемент гальванической развязки выполнен на оптроне, фотодатчик которого подключен к выходу усилителя постоянного тока, а фотоЗ0 приемник последовательно с введенным

951269 первым резистором соединен с выводом для поцключения первичной сети и выходным выводом дополнительного источника напряжения, полярность которого противоположна полярности первичной сети, при этом общая точка фотоприем- 5 ника оптрона и указанного первого резистора соединена с входом введенного двухполярного эмиттерного повторителя, выход которого черезвведенный второй резистор подключен к управ- 10 ляющему входу задающего генератора, при этом дополнительный источник нанапряжения выполнен в виде выпрямителя„- подключенного к дополнитель,ной обмотке выходного трансформатора. 15

На чертеже представлена схема стабилизатора.

Он содержит блок сравнения 1 с двумя входами, первый из которых подключен к выходным выводам стабилизатора, а другой — к источнику опорного напряжения 2, усилитель постоянно го тока 3, вход которого подключен к выходу блока сравнения 1, усилитель мощности 4, вход которого подключен к выходу задающего генератора 5, а выход — к первичной обмотке выходного трансформатора б, выпрямитель 7 и фильтр 8, последовательно включенные между вторичной обмоткой выходного трансформатора б,и нагрузкой 9, элемент гальванической развязки 10, выполненный на оптроне 11, фотодатчик которого подключен к выходу усилителя постоянного тока 3, а фотоприемник последовательно с резистором 12 соединен с выводом для подключения пер.вичной сети и выходом дополнительного источника напряжения 13, выполненного в виде выпрямителя 14, подключенного к дополнительной обмотке 15 выходно- 40

ro трансформатора б, при этом общая точка фотоприемника оптрона 11 и резистора 12 соединена с входом двухполярного эмиттерного повторителя 16,выход которого через резистор 17 подключен к управляющему входу задающего генератора 5. Один из выводов питания двухполярного эмиттерного повторителя подключен к выводу для подключения первичной сети, а другой— к выходиому выводу дополнительного источника напряжения 13.

При работе стабилизатора на оба входа блока сравнения 1 поступают напряжения соответственно с выхода стабилизатора и от источника опорного напряжения 2. В результате сравнивания этих напряжений, выделения их разности и усиления как самим блоком сравнения, так и усилителем постоянного тока 3 вырабатывается сигнал, управляющий светова потоком фотодатчика оптрона 11. В. результате этого изменяется сопротивление фотодатчика оптрона, а значит и.выходное на- б5 пряжение делителя, образованного сопротивлением фотодатчика и резистором 12. Снимаемое с этого делителя напряжение повторяется двухполярным эмиттером повторителем 16 и через резистор 17 воздействует на управляющий вход задающего генератора, вызывая изменение амплитуды генерируемых им синусоидальных колебаний. -Если по каким-либо причинам, например из-за уменьшения тока нагрузки или увеличения напряжения сети, станет увеличиваться и выходное напряжение, то с двухполярного эмиттерного повторителя на задающий генератор посту" пает напряжение по полярности (относительно общей шины ), совпадающее с полярностью напряжения питания задающего генератора, что приводит к уменьшению амплитуды его колебаний, а, следовательно, и к уменьшению выходного напряжения стабилизатора.

Этот процесс продолжается до тех пор, пока выходное напряжение стабилизатора примет заданное значение.

Аналогично при .уменьшении напряжения на выходе стабилизатора происходит его выравнивание путем автоматического повышения. амплитуды колебаний задающего генератора 5.

При перегрузке стабилизатора происходит увеличение сопротивления фотодатчика оптрона (все больше по мере нарастания перегрузки), что до тех пор, пока напряжение на выходе двухполярного эмиттерного повторителя, стремясь к нулю, не изменит полярности, вызывает увеличение амплчтуды генерируемых задающим генератором колебаний, величина которой принимает максимальное значение при равенстве нулю напряжения на управляющем входе задающего генератора. Если и этой амплитуды йедостаточно для обеспечения заданного выходного напряжения стабилизатора, то происходит дальнейшее увеличение сопротивления фотодатчика, но теперь уже полярность напряжения на выходе образованного им и резистором 12 делителя изменяет знак, в результате чего изменяется полярность. напряжения и на управляющем входе задающего генератора 5, что приводит уже к уменьшению амплитуды его колебания.

Это вызывает еще большее понижение выходного напряжения стабилизатора и соответствующую реакцию блока сравнения 1, направленную на дальнейшее повышение сопротивления фотодатчика оптрона 11. В ходе указанного процесса вид обратной связи, действующей в стабилизаторе, из отрицательной превращается в положительную (в мо-, мент перехода напряжения на управляющем входе задающего генератора через нуль 1, что обусловливают лавинообразное нарастание на управляющем входе задающего генератора напряже951269

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе

1. Источники- электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет..Под ред. Додика С.Д. и Гальперина Е.И. М., "Советское радио", 1969., с.98. рис.111.1.

Формула изобретения. 1. Компенсационный стабилизатор

55 2. Патент США Р 3.293.530, постоянного напряжения с непрерывным кл. 321-8,1966, ния по полярности обратному рабочему и быстрое прекращение работы (срыв) этого генератора и всего стабилизатора. Но так как напряжение на допол нительной обмотке 15 выходного трансформатора 6 становится равным нулю, снова создаются условия для работы задающего генератора 5. Стабилизатор снова включается, но если все еще существует перегрузка, он опять выключается. Таким образом, стабилизатор входит в колебательный режим, выдерживая средний ток силовых элементов (в том числе транзисторов усилителя мощности ) на высоком уровне, что предохраняет их от повреждения. 15

В случае устранения перегрузки стабилизатор после очередного самовключения продолжает нормально работать.

Итак, самозащита компенсационного 2Q стабилизатора постоянного напряжения с непрерывным регулированием данной структуры,(c преобразованием постоянного напряжения сети в переменное напряжение, его последующие. д усиление до мощности,.трансформации, выпрямление и фильтрование, а затем подача выходного напряжения стабилизатора на блок сравнения с опорным напряжением и далее — на управление режимом работы стабилизатора стала возможной за счет обеспечения стабилизации путем регулирования по управляющему входу задающего генератора (в качестве которого приме-. нен RC-генератор синусоидальных коле" баний) амплитуды колебаний этого генератора и изменения вида обратной связи (c отрицательной на положительную) в момент времени, когда его выходное напряжение, а, следователь.— 40 но и выходная мощность стабилизатора, принимает максимальное значение. Повторное автоматическое включение достигается благодаря тому, что дополнительный источник питания, от кото- 45 рого образуется напряжение обратной полярности для изменения вида обратной связи, исчезает в момент самоныключения стабилизатора, в результате чего снова создаются условия для но ур вого цикла работы. регулированием, содержащий задающий генератор, вход которого соединен с выводами для подключения первичной сети, а выход соединен со входом усилителя мощности, выход которого подключен к первичйой обмотке выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель связана с выводами для подключения нагрузки с цепью обратной связи, подключенной к первому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорно- î напряжения,,а выход указанного блока сравнения подключен ко входу усилителя постоянного тока и элемент гальванической развязки, о .т л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения в нем самозащиты по току с восстановлением работоспособности при окончании действия перегрузки задающий генератор выполнен в виде RC-генератора синусоидальных колебаний, первый вход блока сравнения. подключен непосредственно к выводам для подключения нагрузки стабилизатора, элемент гальванической развязки выполнен на оптроне, фотодатчик которого подключен к выходу. усилителя постоянного тока, а фотоприемник последовательно с введенным первым резистором соединен с выводом для подключения первичной. сети и выходным выводом дополнительного источника напряжения, полярность которого противоположна полярности первичной сети,при этом общая точка фотоприемника оптрона и указанного первого резистора соединена со входом введенного двухполярного эмиттерного повторителяр выход которого через введенный второй резистор подключен к управляющему входу задающего генератора.

2. Стабилизатор по п.1, о т л ич а ю шийся тем,что дополнительный источник напряжения выполнен в виде выпрямителя, подключенного к дополнительной обмотке выходного . трансформатора.