устройство стабилизации напряжения постоянного тока

Формула изобретения

Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий автономный инвертор, трансформатор и выпрямитель, отличающийся тем, что однофазный трансформатор содержит среднюю точку в первичной и вторичной обмотках, причем первый входной вывод стабилизатора соединен с коллекторами первого и второго транзисторов высокочастотного инвертора, средней точкой вторичной обмотки трансформатора и первым входом системы управления, второй входной вывод стабилизатора соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора, вторым выходом стабилизатора и вторым входом системы управления, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с началом и концом первичной обмотки трансформатора соответственно, а их управляющие входы соединены с выходами системы управления, начало и конец вторичной обмотки трансформатора через первый и второй диоды соединены и являются первым выходом стабилизатора, система управления содержит генератор пилообразного напряжения, делитель напряжения, формирователь импульсов, распределитель импульсов, первый и второй усилители импульсов, причем первый и второй входы генератора пилообразного напряжения являются первым и вторым входами системы управления, третий и четвертый входы которой являются первым и вторым входами делителя напряжения, которые соединены с первым и вторым выходами стабилизатора напряжения, выход генератора пилообразного напряжения соединен с первым входом формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом делителя напряжения, выход формирователя импульсов соединен через распределитель импульсов с первым и вторым усилителями импульсов, выходы которых являются выходами системы управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для стабилизации напряжения источников постоянного тока.

Известные стабилизаторы, содержащие управляемые полупроводниковые ключи и осуществляющие импульсное регулирование напряжения постоянного тока (Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. - М.: Энергоатомиздат, 1992, рис.4.8-4.11), имеют недостатки: низкие показатели КПД и качества выходного напряжения, что ограничивает области их применения.

Наиболее близким по техническому решению является стабилизатор напряжения постоянного тока (Розанов Ю.К. Основы силовой электроники. - М.: Энергоатомиздат, 1992, рис.4.21, с.207), содержащий автономный инвертор, трансформатор и управляемый выпрямитель, выполняющий функции регулировочного устройства - вольтодобавочного выпрямителя. Недостатком устройства стабилизации являются сложная схема системы управления и соответственно низкие показатели надежности стабилизатора.

Техническим решением поставленной задачи является повышение надежности работы стабилизатора напряжения постоянного тока.

Поставленная задача достигается тем, что стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий автономный инвертор, трансформатор и выпрямитель, согласно изобретению, содержит среднюю точку в первичной и вторичной обмотках, причем первый входной вывод стабилизатора соединен с коллекторами первого и второго транзисторов высокочастотного инвертора, средней точкой вторичной обмотки трансформатора и с первым входом системы управления, второй входной вывод стабилизатора соединен со средней точкой первичной обмотки трансформатора, вторым выходом стабилизатора и вторым входом системы управления, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с началом и концом первичной обмотки трансформатора соответственно, а их управляющие входы соединены с выходами системы управления, начало и конец вторичной обмотки трансформатора через первый и второй диоды соединены и являются первым выходом стабилизатора, система управления содержит генератор пилообразного напряжения, делитель напряжения, формирователь импульсов, распределитель импульсов, первый и второй усилители импульсов, причем первый и второй входы генератора пилообразного напряжения являются первым и вторым входом системы управления, третий и четвертый входы которой являются первым и вторым входами делителя напряжения, которые соединены с первым и вторым выходами стабилизатора напряжения, выход генератора пилообразного напряжения соединен с первым входом формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом делителя напряжения, выход формирователя импульсов соединен через распределитель импульсов с первым и вторым усилителями импульсов, выходы которых являются выходами системы управления.

Новизна технического решения заключается в том, что в схеме стабилизатора применяется трансформатор, содержащий среднюю точку в первичной и во вторичной обмотках, выпрямитель, выполненный на диодах, а высокочастотный инвертор выполнен на двух транзисторах, система управления которого обеспечивает стабилизированное выходное напряжение. Поскольку выпрямитель соединен последовательно с входными выводами стабилизатора, то выходное напряжение стабилизатора напряжения постоянного тока определяется по формуле:

U_вых=U _вх+U_в.

Таким образом, выпрямитель выполняет функции вольтодобавочного устройства, питание которого осуществляется от автономного высокочастотного инвертора.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам не известна аналогичная заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства стабилизации напряжения постоянного тока; на фиг.2 - диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы системы управления стабилизатором.

Стабилизатор напряжения постоянного тока содержит автономный высокочастотный инвертор, выполненный на транзисторах 1 и 2, однофазный трансформатор 3, первичная и вторичная обмотки которого содержат средние точки, выпрямитель, выполненный на диодах 4 и 5, и систему управления 6, содержащую делитель напряжения 7, генератор пилообразного напряжения 8, формирователь импульсов 9, распределитель импульсов 10, усилители импульсов 11 и 12. На фиг.1 показаны выводы для подключения входного и выходного напряжения стабилизатора U_ВХ и U_ВЫХ соответственно и напряжение выпрямителя U_В.

Устройство стабилизации напряжения постоянного тока работает следующим образом. С выхода генератора пилообразного напряжения 8, вход которого соединен с входными выводами стабилизатора, сигнал U_ГПН (фиг.2, а) поступает на первый вход формирователя импульсов 9, на второй вход которого сигнал поступает от делителя напряжения 7 U_ДН (фиг.2, а), вход которого соединен с выходными выводами стабилизатора. Когда U_ГПН>U_ДН на выходе формирователя импульсов формируется управляющий сигнал U_ФИ (фиг.2, б), который через распределитель импульсов 10 и усилители импульсов 11 и 12 поступает на управляющие электроды транзисторов 1 или 2. К примеру, если напряжение на выходных выводах стабилизатора уменьшится, то и уменьшится напряжение U_ДН (фиг.2, в), уменьшится угол управления транзисторами с ₁ до ₂ (фиг.2, б, г). Временной интервал открытого состояния транзисторов 1 и 2 увеличится, значит, увеличится выходное напряжение выпрямителя U_B и соответственно выходное напряжение стабилизатора U_ВЫХ.

Использование в составе стабилизатора напряжения однофазного трансформатора, первичная и вторичная обмотки которого содержат среднюю точку неуправляемого выпрямителя и высокочастотного инвертора с системой управления, выгодно отличает предлагаемый стабилизатор напряжения постоянного тока от известного, так как повышается надежность его работы.