SU800974A1 - Стабилизатор посто нного напр жени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть испоЛьзовано Ba , вторичных источниках устройств судовой радиоэлектронной аппаратуры.

Известно устройство, содержащее пьезоэлектрический трансформатор, усилитель мощности, автогенератор и схему управлени  с цепью обратной св зи 1.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее регул тор , один вход которого св зан с выходными выводами, другой вход подключен к источнику опорного напр жени , а выход - к управл емом входу задающего генератора, который через формирующий узел соединен со входом усилител  мощности, выходом через конденсатор соединенного с входными электродами пьезотрансформатора , вывод которого через выпр митель с фильтром подключен к выходным выводам (2}.

Недостатком известных устройств  вл етс  низкий КПД и ненадежность.

Цель изобретени  - повышение .КПД и надежности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известный стабилизатор посто нного напр жени  введены катушка индуктивности, подключенна  параллельно входным электродам, и узел вы влени  фазового сдвига, состо щий из фазового дете тора, последовательно соединенного с усилителем-регул тором, причем один вход этого узла соединен с входным электродом пьезотрансформатора, другой - с одним из выходных выво0 дов, а выход через введенный диод соединен с управл ющим входом задающего генератора, выполненного , например, по схеме несимметричного мультивибратора.

5

На фиг. 1 приведена функциональ- но-принципиальна  схема пьезополупроводникового фазо-частотноуправл емого стабилизатора напр жени ; на фиг. 2 - характеристики, иллюст0 рир тощие работу стабилизатора; на фиг. 3 - схемы входной цепи ПЭТ.

Стабилизатор посто нного напр жени  содержит усилитель 1 мощности , который через конденсатор 2 наг5 ружен на цепь, состо щую из параллельно соединенных катушки 3 индуктивности и пьезоэлектрического трансформатора (ПЭТ) 4. Последний через выпр митель сфильтром 5 сое

0 динен с нагрузкой 6 и делителем 7, Усилитель 1 мощности управл етс  .двупол рным, модулированным по час тоте сигналом с выхода системы управлени  стабилизатора. Система уп равлени  состоит из регул тора 8, соединенного одним входом с делите лем 7 (сигнал и ос) другим входом с опорным сих-налом Ид,,, а выходом через резистор (диод) 9 с входом задающего генератора (ЗГ) 10. Регу л тор сравнивает текущее значение Ос с Upf, преобразует полученный сигнал рассогласовани  в соответст ВИИ, например, с пропорционапьноинтегро-Дифференциальным (ПИД) законом регулировани , и своим Ъых6д ным напр жением в виде сигнала управлени  U-J3 устанавливает частоту генерации ЗГ 10. ЗГ 10 выполнен по схеме несимметричного мультивибратора и генерирует пр моугольные импульсы удвоенной рабочей частоты которые поступают на формирующий узел 11, Узел 11 содержит тригге|)( 12, работающий в режиме счетного триггера, и две логические схемы и-НЕ 13 и 14. Образуемые узлом 11 две последовательности положительных пр моугольных импульсов рабочей частоты, сдвинутых друг относи тельно друга на половину периода рабочей частоты и меньших половины периода на величину ступеньки-пауз поступают на полумостовой импульсный усилитель мощности УМ 1, Эти импульсы включают попеременно тран зисторы 15 и 16 УМТ, которые зашунтированы диодами обратного тока 17 и 18. Ко входу ЗГ 10 через диод 19 подключен выход узла 20 вы влени  фазового сдвига, содержгодего фазовый детектор 21 и .усилитель-ре гул тар 22, который своими входами подключен соответственно к одному из входных электродов ПЭТ 4 и чере емкость 23 .- к резистору делител  7, Делитель 7 состоит из резисторо 24 - 26. С нижнего плеча дели тел резистора 26, зашунтированного емкостью 27, напр жение в виде сигнала обратной св зи UQQ , соответствующего уровню Uofi , поступав на вход регул тора 8. Фазовый детектор 21 вырабатывает напр жение, соответствующее сдвигу фаз двух напр жений Ugx и ПЭТ, с резистора 24 снимаетс  часть Uвых, в котором всегда присутствуют пульса ции переменного выходного напр жени  ПЭТ, посто нна  составл юща  отдел етс  емкостью 23. Узел вы влени  фазовохо сдвига 20 построен так, что при переходе с правого склона АЧХ ПЕТ на левый выходное напр жение Ujp усилител -регу л тора 22 рс1стет. При. этом сдвиг фаз ме щуТТа и ивычПЕТ мен ет знак в точке резонансной частоты ПЕТ. Работа стабилизатора напр жени, осуществл етс  следующим образом. Рабоча  точка стабилизатора выби раетс  на правом склоне АЧХ ПЭТ (фиг. 2, точка 0). В режиме стабилизации и щ,)( при действии слабых возмущений (изменений тока нагрузки температуры окружающей среды и т.п.) их.компенсаци  производитс  регул тором 8, который сигналом рассогласовани  11 ос измен ет частоту генераций ЗГ 10 и, следовательно , смещает рабочую точку на АЧХ ПЭТ до тех ПОР, пока в станет равным задайному значению. При действии сильных возмущений рабоча  точка может перейти на левый склон АЧХ, при этом знак обрат ной св зи мен етс  на противоположный , стабилизаци  нарушаетс , а частота ЗГ 10 становитс  минимальной . В известном стабилизаторе используетс  высокостабильный ЗГ, у которого нижн   граница генерации жестко фиксируетс  вблизи резонансной частоты ПЭТ. Однако в широком диапазоне изменени  температуры поддерживать эту границу неизменной из-за собственной температурной нестабильности УЗГ оказываетс  практически невозможным и граница смещаетс  либо на рабочий правый склон АЧХ ПЭТ (при этом резко снижаетс  диапазон регулировани ), либо уходит на левый склон (при этом происход т срывы режима стабилизации при сильных возмущени х, ненадежен запуск схемы при ее включении). Это обусловлено как высокой добротностью и узостью полосы пропускани  ПЭТ, так и дрейфом АЧХ ПЭТ при сильных воздействи х . Эффективней  вл етс  фазочастотное управление. В стабилизатор введена схема вы влени  фазового сдвига, фиксирующа  моменты нахождени  рабочей точки на левом склоне АЧХ ПЭТ и вывод ща  ее на рабочий правый склон АЧХ ПЭТ. При переходе рабочей точки с правого склона на левый АЧХ ПЭТ выходное напр жение Цф усилител  22 (при достаточно большом коэффициенте усилител ) скачком измен етс  отифп,п 1(см. фиг. 2). С мощностью диода 19 и резистора (диода) 9 на леном склоне АЧХ частотой ЗГ 10 управл ет только сигнал U(p , а на правом - сигнал Up с регул тора 8. Пусть частота f генерации ЗГ 10 находитс  левее частоты jjp , соответствующей заданному значению U j выходного напр жени , но на левом склоне АЧХ ПЭТ ( в отличие от fpas , наход щейс  на правом склоне). В отсутствие фазового канала в частности канапе стабилизации знак обратной св зи (положительный ) и регул тор 8 уменьшает частоту до значени ми , соответствующего нижней границе /генерации ЗГ, выходное напр жение регул тора 8 минимально. Дл  того, чтобы в , этих услови х (без фазового канала) стабилизатор нормально функциониро вал , необходимо, чтобы дл  заданного вых эдного напр жени  U3 нижн   граница {ц не выходила из полосы частот i„р - 1раБ Однако дл  больших заданных значений выходного напр жени  (например 032) эта полоса сужаетс . Дл  максимального выходного напр жени  полоса вырождаетс  в точку, соответствуннйую редонансной частоте f р . Следовательно в этом случае нижнюю границу i нужно поддерживать равной р , что Ьри изменении температуры окружаюадай среда сделать практически невозможно . Введение фазового канала позвол ет сместить нижнюю границу ц значительно левее i «р по частотной оси. Тогда, например, если частота ЗГ 10 f стала ниже f (,„ , выходное напр жение регул тора U р минимально , а .выходное напр жение усилител  22 максимально (частота i - 1 р ) . Частота ЗГ i под действием сигнала Up начинает увеличиватьс 

когда станет i i

выходное

«.

напр жение регул тора 8 Up резко : изменитс  до максимального значени , частота УЗГ будет продолжать расти. При f - ip выходное напр жение усилител  22 быстро уменьшитьс  до минимального значени  диод 19 закроетс  и фазовый канал перестанет вли ть на процессы в схеме. После прохождени  точки i f- i p знак обратной св зи в частотном канале стабилизации стано-, витс  отрицательным и процессы далее протекают в схеме как при действии слабых возмущений. Обычно усилитель мощности УМ 1 нагружают на ПЭТ либо через компенсирующую индуктивность L ( , либо через разделительную емкость Ср (фиг. 3a,S ). При питании стабилизатора выпр мленным сетевым напр жением схема (фиг. За) неприемлема из-за значительного превышени  U gjc ПЭТ (до 600-600 В) на частоте резонанса контура Ь (4 ПЭТ, Втора  схема (фиг. 38) наиболее часто употребл етс , энергетически неэкономична. Так, в момент открывани , например, нижнего по схеме (фиг. 35) транзистора (до этого был открыт и уже закрылс  верхний транзистор), входна  емкость ПЭТ зар жена и происходит ее разр д через открывающийс  транзистор. В результате мгновенна мощность на транзисторах УМ 1 може достигать больиих значений (300600 Вт), хот  на транзисторах рассеиваетс  и не очень значительна  средн   мощность. Это приводит к частым выходам из стро  мощных транзисторов УМД. В предлагаемой схеме (фиг. 1) параллельно входу ПЭТ 4 подключена индуктивность Ь . Емкость конденсатора 2 С р в несколько раз больше входной га- баритной. емкости ПЭТ. Резонансный контур ( ПЭТ) настраиваетс  на резонансную частоту, несколько меньшую рабочей частоты ПЭТ.

Claims (2)

1.Стабилизатор посто нного напр жени , содержащий регул тор, один вход которого св зан с выходныи;и выводами, другой вход подключен к источнику опорного напр жени , а выход - к управл емому входу задающего генератора, который через формирующий узел соединен со входс 1 усилител  мощности, выходом через конденсатор соединенного с входными электродсши пьезотрансфорй матора, вывод которого через выпр митель с фильтром подключен к выходным выводам, отличающийс   тем, что, с целью повышени  КПД и надежности, в него введены катушка индуктивности, подключенна  параллельно входным электродам, и узел вы влени  фазового сдвига, СОСТОЯЩИЙ изфазового детектора/ последовательно соединенного с уси-. ителем-регул тором, причем один вход этого узла соединен с входным электродом пьезотрансформатора, ругой - с 9ДНИМ из выходных вывоов , а выход через введенный диод, соединен с управл ющим входом задащего генератора.

2.Стабилизатор по п,1 о т ичающийс  тем, что задающий генератор выполнен в вцде несимметричного мультивибратора.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Карташев И.А. и Марченко Н.Б, Пьезоэлектрические трансформаторы. К., Техника, 1978, с. 140-163.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2616042/25,

кл. Н 01 b 41/10, 1978.