Стабилизатор переменного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение КПД.Устройство содержит первый и второй регулирующие элементы 1 и 2, датчик 3 амплитуды напряжения, датчик 4 действующего значения напряжения и элемент 5 сравнения. Во второй пегулирующий элемент 2 введен дифференциальный усилитель 26. В состав датчика 4 действующего значения напряжения введен генератор 27 импульсов, управляемый напряжением. Бя1агодаря этому и введению конденсатора 25 обеспечивается работа транэисторов первого регу; лирующего элемента 1 в ключевом режиме в течение всего периода напряжения питания. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 05 F 1/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1631526 (21) 4799716/07 (22) 05.03.90 (46) 30.01.92. Бюл. N 4 (71) Центральное научно-производственное объединение "Ленинец" (72) В.С.Уманский (53) 621.316,722 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1631526, кл. G 05 F 1/44, 1989. (54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехни-, ке. Цель изобретения —.повышение КПД.

„„ Ы„„1709282 A 2

Устройство содержит первый и второй регулирующие элементы 1 и 2, датчик 3 амплитуды напряжения, датчик 4 действующего значения напряжения и элемент 5 сравнения. Во второй регулирующий элемент 2 введен дифференциальный усилитель 26. В состав датчика 4 действующего значения напряжения введен генератор 27 импульсов, управляемый напряжением, Благодаря этому и введению конденсатора 25 обеспечивается работа транзисторов первого регу.лирующего.элемента 1 в ключевом режиме в течение всего периода напряжения питания. 1 ил.

1709282

15

25

35

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано преимущественно для питания различного рода радиоэлектронной аппаратуры с обеспечением ее защиты от аварийных перенапряжений.

Известен стабилизатор переменного напряжения, который содержит первый и второй регулирующие элементы, состоящий из силовых транзисторов, датчик амплитуды напряжения в виде первого двухполупериодного выпрямителя без фильтра, датчик действующего значения напряжения, вы- . полненный на преобразователе, элемент сравнения, выполненный на компараторе, второй двухполупериодный выпрямитель, а также первый и второй диоды, при этом силовые выводы первого регулирующего элемента включены между шиной питания переменного тока и выходной шиной, вход датчика амплитуды напряжения присоединен к шине питания и общей шине, первый вывод выхода датчика амплитуды соединен через включенные последовательно элемент сравнения и первый диод с первым выводом управляющего входа первого регулирующего элемента, вход второго двухполупериодного выпрямителя присоединен параллельно:первому регулирующему элементу, первый полюс второго выпрямителя подключен к силовому входу второго регулирущего элемента, например, к эмиттеру р-и-р-силового транзиатора, силовой. выход второго регулирующего элемента (коллектор транзистора) через второй диод соединен с первым выводом управляющего входа, первого регулирующего элемента, второй полюс второго двухполупериодного выпря-мителя соединен с вторым выводом выхода датчика амплитуды, вторым выводом выхода датчика действующего значения напряжения и вторым выводом управляющего входа первого регулирующего элемента, при этом вход датчика действующего значения напряжения присоединен к выходной шине и общей шине, а первый вывод выхода датчика присоединен к управляющему входу второго регулирующего элемента.

Силовые транзисторы в первом регулирующем элементе в процессе стабилизации работают в активном режиме в течение части каждого полупериода переменного напряжения питания, Это приводит к понижению КПД.

Цель изобретения — повышение КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизатор переменного напряжения введен конденсатор, во второй регулирующий элемент .—. дифференциальный усилитель, а в датчик действующего.значеиия напряжения - генератор импульсов, управляемый напряжением, при этом конденсатор подключен к выходу второго двухполупериодного выпрямителя, выход дифференциального усилителя соединен с базой силового тоанзистора во втором регулирующем элементе, инвертирующий вход дифференциального усилителя соединен с управляющим входом второго регулирующего элемента, а неинвертирующий вход дифференциального усилителя — с выходом компаратора в элементе сравнения, генератор импульсов, управляемый напряжением, включен между выходом преобразователя и первым выводом выхода датчика действующего значения. напряжения.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого стабилизатора переменного напряжения; на фиг, 2 — временные диаграммы напряжения

Предлагаемый стабилизатор переменного напряжения содержит первый 1 и второй 2 регулирующие элементы на силовых транзисторах, датчик 3 амплитуды напряжения в виде первого двухполупериодного выпрямителя без фильтра, датчик 4 действующего значения напряжения. элемент 5 сравнения на. компараторе, второй двухполупериодный выпрямитель 6, а также первый 7 и второй 8 диоды, При этом силовые выводы первого регулирующего элемента включены между шиной 9 питания переменного тока и выходной шиной 10, входдатчика амплитуды напряжения присоединен к шине питания и общей шине 11, а первый вывод 12 выхода датчика 3 амплитуды соединен через- включенные последовательно элемент 5 сравнения и первый диод

7 с первым выводом 13 управляющего входа первого регулирующего элемента 1. Вход второго двухполупериодного выпрямителя

6 присоединен параллельно первому регу- лирующему элементу 1. Первый полюс 14 второго выпрямителя 6 подключен к силовому входу второго регулирующего элемента 2 (к эмиттеру р-и-р-силового транзистора 15).

Силовой выход второго регулирующего элемента 2 (коллектор транзистора 15) через второй диод 8 соединен с первым выводом

13 управляющего входа первого регулирующего элемента 1. Второй полюс 16 второго двухполупериодного выпрямителя 6 соединен.c вторым выводом 17 выхода датчика 3 амплитуды, вторым выводом 18 выхода датчика 4 действующего значения напряжения и вторым выводом 19 управляющего входа первого регулирующего элемента 1. Вход датчика 4 действующего значения напряжения присоединен к выходной шине 10 и об- щей шине 11, а первый вывод 20 выхода

1709282 транзисторы в регулирующем элементе 1 "удержиЬаются в состоянии насыщения в интервалах фазовых углов (-а+ !<л, а+ !<л) и запираются в интервалах фазовых углов

5 (а+ !<я;-а+u(k+ 1)). При этом падение напряжения Е1 на регулирующем элементе имеет вид биполярных импульсов (фиг. 2г), а амплитуда выходного напряжения Еаы на . шинах 10 и 11 не превышает заданного мак- .

10 симального значения Е (фиг. 2ж), Напряжение ЕЕ1 выпрямляется двухполупериоднымвыпрямителем 6. Фильтрация переменной составляющей обеспечивается конденсатором 25. В результате на.выводе 14 и на

15 конденсаторе 25 появляется квазипостоян.-ное напряжение Е14(фиг. 2д). Его величина зависит как от амплитуды напряжения Е питающей сети, так и от длительности интервала (а+ !<л: — а+ к(k+ 1 )) запертого

20 состояния регулирующего элемента 1. Напряжение Еи поступает на эмиттер силового р-и-р-транзистора 15 в регулирующем элементе 2.

На выходе преобразователя 21 образу25 ется квазипостоянное напряжение Е 1, прона шинах 10 и 11. Это напряжение в генера-. торе 27 преобразуется в последователь30 ность импульсов Е27, частота которых зависит от величины Ez> (фиг. 2е). Информация о величине действующего значения напряжения Е8, таким образом заложена в величине этой частоты.

35 Импульсы Egad îò выхода компаратора 22 поступают нэ неинвертирующий вход дифференциального усилителя 26 в регулирующем элементе 2. Этим достигается запирание транзистора 15 в течение интер40

45 -чем амплитуда импульсов Е т на выходе генератора 27. В результате импульсы Е2т поступают после усиления в инвертирующем дифференциальном усилителе 26 на базу транзистора 15 только в интервале фазовых

50 датчика — к управляющему вхбду второго регулирующего элемента 2. В составе дат- чика 4 имеется преобразователь 21. Эле-, мент 5 сравнения состоит из компаратора

22, источника 23 опорного напряжения и усилителя 24 мощности.

Кроме того, в устройство введен конденсатор 25, во второй регулирующий элемент 2 — дифференциальный усилитель 26, а в датчик 4 действующего значения напряжения — генератор 27 импульсов, управляемый напряжением. При этом конденсатор

25 включен между полюсами 14 и 16 второго выпрямителя 6. Выход дифференциального усилителя 26 соединен с базой р-п-р-транзистора 15 в элементе 2. Инвертирующий вход дифференциального усилителя 26 соединен с управляющим входом указанного элемента и с выводом 20, а неинвертирующий вход — с выходом элемента 5 сравне ния. Генератор 27 импульсов, управляемый напряжением, включен между выходом преобразователя 21 и первым выводом 20 выхода датчика 4.

Элементы 1, 3 — 6 и 21 могут быть выполнены по известным схемам.

Трансформатор, имеющийся в составе датчика 4, обеспечивает гальваническую развязку.

Дифференциальный усилитель 25 может быть выполнен на операционном усилителе.

Генератор 27 импульсов, управляемый напряжением, может быть построен на операционных усилителях, работающих в режиме преобразования напряжения в частоту.

Предлагаемый стабилизатор переменного напряжения работает следующим об-, разом. 1

При подаче переменного синусоидального напряжения питания Еп на шины 9 и 11 на выходном выводе 12 датчика 3 амплитуды (относительно выходного вывода 17) появляется напряжение Еп в виде положительных полуволн синусоиды (фиг.2а,б). Напряжение Е12 поступает на инвертирующий вход компаратора 22 в элементе 5 сравнения, где сравнивается с опорным напряжением Е з, поступающим от источника 23 на неинвертируемый вход компаратора. На выходе компаратора 22 в этих условиях появляются импульсы с уровнем "1", существующие в интервалах фазовых углов от — а+ kazoo а+ !<л; где k = О, 1, 2, .... Эти импульсы после усиления в -55 неинвертирующем усилителе 24 мощности поступают в виде. напряжения Ев на выход элемента 5 и через диод 7 на базы силовых транзисторов в регулирующем элементе 1 (фиг. 2в). Под действием напряжения Ев порциональное действующему значению переменного выходного напряжения Еа п валов фазовых углов, пока силовые транзисторы в регулирующем элементе 1 насыщены. Импульсы Егг и Еь при этом синхронны (фиг. 2в, з), Для этого амплитуда импульсов Egg устанавливается большей, углов (а+!<л; — а+(!<+ 1)лг), как показано на фиг; 2б-ж. Этими импульсами обеспечивается отпирание на указанном интервале транзистора 15 и силовых транзисторов регулирующего элемента 1, так что форма выходного напряжения Е х приобретает вид, показан н ы и на фиг. 2ж, Силовые транзисторы в регулирующем элементе 1 работают в ключевом режиме в течение всего периода напряжения сети, 1709282 Е12 Ю е5

1 у

О !

Е, ф

0 E1> ! Е.ху е

; ееых ги

Составитель B.Ó MàíÑêèí

Редактор .Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий „

Заказ 4Ж . Тираж Подпйсное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 что обеспечивает повышение КПД (до 80 %).

При этом увеличение действующего значения выходного напряжения Е ы относительно номинала сопровождается уменьшением частоты следования импульСов .Е27 5 (при постоянной длительности) на выходе генератора 27 до тех пор, пока выходное напряжение не станет равным номиналу.

Наличие амплитудного ограничения выходного напряжения обеспечивает защиту на- 10 грузки от перенапряжения. Конденсатор 25 во время действия импульсов Ев и Еп разряжается, а в интервалах между ними заря-. жается, обеспечивая ограничение скорости .нарастания напряжения на коллекторах си- 15 ловых транзисторов в регулирующем элементе 1 при запирании. Как следствие, достигается коррекция траектории выключения силовых транзисторов, что способствует повышению надежности стабилизатора. 20

Формула изобретения

Стабилизатор переменного напряжения по авт. св, N. 1631536, о т л и ч а ю щ и йI с я тем, что, с целью повышения КПД, введен конденсатор, во второй регулирующий элемент введен дифференциальный усилитель, а в датчик действующего значения напряжения введен, генератор импульсов, управляемый напряжением, при этом конденсатор подключен к выходу второго двухполупериодного выпрямителя, выход, дифференциального усилителя соединен с базой силового транзистора во втором регулирующем элементе, инвертирующий вход дифференциального усилителя соединен с управляющим входом второго регулирующего элемента, а неинвертирующий вход дифференциального усилителя соединен с выходом компаратора в элементе сравнения, причем генератор импульсов, управляемый напряжением, включен между выходом преобразователя и первым выводом выхода датчика действующего значения напряжения.