Стабилизатор напряжения постоянного тока

Сою T Соаетскнк

Соцма!!нстическин

Республик (6I ) Дополнительное к;! BT. свил-ву (22) Заявлено 05.07,77 (2I ) 250333й/24 07 (5 l ) M. Кл. а 05 V 1/56 с нрисоедннением заявки .%

Госудорстоенный ноинтет

СССР но долам наобротоннй н отнрнпнй (23) Приоритет (53) УДК В21.;З10, .722Л (овады) Опубликовано 15.10.79. Бк!ллетень No 38

Дата опубликования описания 20.10. 79

«-» (72) Автор изобретения

М. П. дементьев (7!) Заявитель (54) СТЛ БИЛИЗА TOP HA П РЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области элек- . тротехники и может быть использотано в цепях питания различной радиотехнической аппаратуры.

Известны стабилизаторы. напряжения постоянного тока (1), )2), Первое из известных устройств содержит трансформатор, основной выпрямитель, вольтодобавочный выпрямитель и блок для упра аления.

Второе из известных устройств, являю- 1О щееся наиболее близким техническим решением к данному изобретению, содержит регулирующий орган, вход которого подключен к дополнительному источнику напра15 жения, а управляюп!ий вывод - к выходу блока управления, входом подключенного к выходным выводам, вольтодобавочный трансформатор, к одной из вторичных обмоток которого подключен первый выпря20 митель с фильтром, второй выпрямитель, первый вход которого подключен к одному из выводов второй вторичной обмоч ки вольтодобавочного трансформатора, а

2 первый выход соединен с первым выводом цепочки из двух рези торов, конденсатор и резистор.

Недостатком известных устройств является низкое быстродействие стабилизатора при скачкообразных изменениях входного напряжения и тока нагрузки.

Белью изобретения является повышение быстродействия стабилизатора при скачкообразных изменениях входного напряжения и тока нагрузки.

Поставленная цепь достигается тем, что в известном стабилизаторе напряжения постоянного тока второй вход второго выпрямителя подключен к другому выводу второй вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора непосредственно, а второй выход этого выпрямителя соединен с общей шиной и с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого подключена к точке соединения двух резисторов указанной цепочки, второй вы-, вод которой подключен ко входу блока управления, куда также подключен анод

691817

Ь0 . Одновременно будет подэакрывать— ся транзистор 7 и воздействовать на регулирующий орган таким образом, что на нем будет увеличиваться падение напряжения и возрастание напряжения на выхоЕ де стабилизатора отклонится от экспоненциального закона и, достигнув величины

ЬО4 (кривая "а) с некоторого момента 1 начнет уменьшаться, принимая с заданной точностью первоначальное значение.

При этом на регулирующем органе паде.ние напряжения возрастет на величину 0 (кривая "в")„необходимую дпя компенсации увеличения входного напряжения.

При наличии дополнительного выпрямителя 12, одновременно с наличием положительного броска напряжения на выходе выпрямителя 4 вольтдобавки, будет иметь место бросок напряжения А О (кривая "д" )

4О на выходе дополнительного выпрямителя.

При этом, в связи с тем, что постоянная времени фильтра 13, 14 дополнительного выпрямителя меньше постоянной времени фильтра 5, 6, то конденсатор 14 фильтра

45 успевает зарядиться, практически, до полной величины броска. Поэтому на вход блока управления подается регулирующее воздействие до того, как произошло сколько-нибудь существенное изменение напра50 жения на выходе стабилизатора (опережающее регулирующее воздействие).

Таким образом, на вход блока управления подается два регулирующих воз-, действия (с выхода стабилизатора и с вы55 хода дополнительного выпрямителя 12), суммарное действие которых резко повышает крутизну регулирования. В реэул-тате напряжение на выходе стабилизатор з дополнительно введенного стабилитрона, катод которого через резистор подключен к входному выводу.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого стабилизатора, на фиг. 2-кривые, показывающие изменения выходного напряжения стабилизатора при отсутствии дополнительного выпрямителя (кривая а ) и при его наличии (кривая "б ).

Стабилизатор содержит регулирующий орган 1 посредством которого изменяется величина напряжения на входе трансформатора вольтдобавки 2. Напряжение вольтдобавки выпрямляется двухполупериодным выпрямителем 3, состоятцим из выпрямительных ткодов 4 и фильтра 5,6.

Управление регулирующим органом 1 осуществляется блоком управления, собранном на транзисторе 7 и стабилитроне 8.

Резистор 9 ограничивает напряжение в цепи питания стабилитрона.

Резисторы 10 и 11 образуют базовый делитель, посредством которого выбирает ся рабочая точка стабилизатора.

Выпрямитель 12-дополнительный, который через ЯС-фильтр 13, 14 и резистор 15 подключен к базе транзистора блока управления.

Резистор 16 и стабилитрон 17 являются делителем напряжения, через которые входная клемма источника постоянного тока подключена также к базе транзистора блока управления, Резистор 18 условно обозначает входное сопротивление источника постоянного тока, а резистор 1 9 — эквивалентную нагрузку стабилизатора.

Устройство работает следующим образом.

Измерительно-усилительный орган реагирует на увеличение или уменьшение напряжения на выходе стабилизатора путем сравнения части выходного напряжения, которое снимается с резистора 10 и подается в базу транзистора 7, с опорным напряжением на стабилитроне 8 и сигнал рассогласования передает на регулйрующий орган; который, соответственно, уменьшает ила увеличивает напряжение на входе трансформатора 2 вольтдобавки, тем самым поддерживая выходное напряжение стабилизатора с заданной точностью.

При резких скачках напряжения питающей сети или тока нагрузки, процесс восстановления вйходного напряжения стабилизатора носит характер затухающих ко- лебаний4.

Рассмотрим процесс восстановления напряжения на выходе стабилизатора при скачкообразном изменении входного напряжения как при отсутствии дополнительного выпрямителя 1 2, так и при его наличии. При этом, для простоты графических построений будем считать, что процесс восстановления напряжения на выходе завершается за одно колебание.

Пусть в какой-то момент времени „ (фиг. 2) имеет место скачкообразное возрастание напряжения на выходе источника переменного тока. При этом на выходе выпрямителя 4 вольтдобавки будет иметь место бросок напряжения д04,вызванный укаэанными выше изменениями.

Учитывая наличие конденсатора 6 фильтра, напряжение на выходе стабилизатора будет увеличиваться по экспоненциальному о закону, стремясь возрасти на величину

5 6918

If успевает измениться на величину д0< . ( (кривая б" ), значительно меньшую : ь () >

«) и время восстановления пер оначального значения выходного напряжения уменьшается на величину д «..

Г1ри ска «кообразном уменьшении напряжения на выходе источника переменного тока (момент времени t ) процесс восстановления напряжения на выходе стабилизатора происходит аналогично вы- 10 шеописанному, с той лишь разницей, что в результате отработки падение напряжения на регулирующем органе уменьшае1 ся на величину Ь U< (кривая "в" и "г"), необходимую для компенсации изменения входного напряжения, При этом выброс напряжения при наличии дополнительного выпрямителя hU < будет значительно меньше выброса b,U<

I без дополнительного выпрямителя, а время восстановления с дополнительным выпрямителем уменьшается на величину Ь| .

При скачкообразном изменении напряжения на выходе источника постоянного тока процесс восстановления напряжения на выходе стабилизатора происходит аналогично вышеописанному, с той лишь разницей, что дополнительное регулирующее воздействие на вход блока управления подается через делитель напряжения, сос30 тоя«ций иэ резистора 16 и стабилитрона

17. Стабилитрон, в данном случае, улучшает передачу броска напряжения на вход блока управления.

При резких изменениях тока нагрузки процесс восстановления напряжения на выходе стабилизатора также происходит аналогично вышеописанному, так как при этом происходит скачкообразное падение

40 напряжения на выходном сопротивлении источника постоянного тока и на выходном сопротивлении и регулирующем органе по цепи переменного тока.

Таким образом, при наличии дополнительного выпрямителя 12 и делителя

45 напряжения, состоящего из резистора 16 и стабилитрона 17, значительно умень-. шается как амплитуда выброса так и время восстановления напряжения на выходе

50 стабилизатора, т. е. увеличивается быстродействие стабилизатора.

Величина дополнительного (опережак щего) воздействия определяется необходимой коррекцией выходного напряжения

55 стабилизатора в части быстродействия.

Как было сказано выше, для простоты графических построений было принято, что процесс восстановления выходного напря17 жения стабилизатора завершается эа одно колебание, В реальном стабилизаторе укаэанный процесс носит аппериодический характер.

При этом, при наличии дополнительного выпрямителя 12 и делителя напряжения 16, 17, уменьшается амплитуда не только первого, но и всех последующих колебаний, что, в конечном счете, приводит к уменьшению количества колебаний и дает еще болыпий эффект в части быстродействия стабилизатора.

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий орган, вход которого подключен к дополнительному источнику напряжения, а управляющий вывод — к выходу блока управления, входом подключенного к выходным выводам, вольтодобавочный трансформатор, к одной из вторичных обмоток которого подключен первый выпрямитель с фильтром, второй выпрямитель, первый вход которого подключен к одному иэ выводов второй вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора, а первый выход соединен с пер- вым выводом цепочки из двух резисторов, конденсатор и резистор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия стабилизатора при скачкообразных изменениях входного напряжения и тока нагрузки, в нем второй вход второго выпрямителя подключен к другому выводу второй вторичной обмотки вольтодоба вочного трансформатора непосредственно, а второй выход этого выпрямителя соединен с общей шиной и с первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого подключена к точке соединения двух резисторов указанной цепочки, второй вывод которой подключен ко входу блока управления, куда также подключен анод дополнительно " введенного стабилитрона, катод которого через резистор подключен к входному выводу.

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе .1. Грейвер E. С. Ключевые стабилизаторы постоянного напряжения, М., Связь, 1970, с. 127.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 335681, кл. 5 05 1.= 1/56> 1970.