Стабілізоване джерело напруги

Реферат: UA 98843 U UA 98843 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до стабілізованих джерел напруги і може бути використана як ефективне вторинне джерело живлення електронної апаратури різноманітного призначення, що забезпечує високу ефективність та якість споживаної електричної енергії. Відоме стабілізоване джерело живлення з пасивними коректорами форми живильного струму, яке засновано на компенсації зсуву фаз відповідним ввімкненням ємнісних або індуктивних елементів, що зменшують зсув фази живильного струму відносно діючої напруги. Але джерела живлення з пасивними коректорами використовують лише у приймачів (споживачів) електроенергії з яскравою складовою індуктивного навантаження - електричних машинах, електромагнітних баластах розрядних ламп та ін., оскільки мають низький рівень стабілізації [А.С. СССР № 95194, Н02В 13/18, Бюл.№30, 1982.]. Сучасні стабілізовані джерела напруги використовують активні коректори форми живильного струму, що переважають пасивні більш високим коефіцієнтом стабілізації і кращими показниками потужності. [Семенов Б.Ю. Силовая электроника. - М.: Энергия. 2002. - С. 297, рис. 15.7]. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого пристрою є стабілізоване джерело напруги з корекцією форми живильного струму, що містить діодний міст, до виходу якого приєднані датчик вихідної напруги моста, катод діода та дросель, електронний ключ, який через датчик струму приєднаний до другого виходу діодного моста, датчик вихідної напруги стабілізатора, один з входів якого приєднаний до другого виходу діодного моста, а другий - до входу підсилювача сигналу розбалансу, керуючого каскаду, один з входів якого з'єднаний з виходом множника напруги, а інший вхід - з виходом датчика струму, електронний ключ, вхід якого з'єднаний з виходом керуючого каскаду та датчика струму, силовий трансформатор, первинна обмотка якого містить середню точку, що приєднана до виходу дроселя, один кінець первинної обмотки трансформатора приєднаний до електронного ключа, а другий - через анод діода до виходу діодного моста, а вторинні обмотки трансформатора через двополярні випрямлячі приєднані до навантажень, причому одна з вторинних обмоток трансформатора приєднана до датчика вихідної напруги стабілізованого джерела напруги (Патент України № 31989, Бюл. №8, від 25.04.08). Недоліком такого стабілізованого джерела напруги є необхідність використання двох силових елементів - дроселя та трансформатора, що запасають електричну енергію при відкритому електронному ключі, при цьому до навантажень потрапляє лише частина енергії, що накопичується силовим трансформатором, тобто існує недостатня вихідна потужність такого стабілізованого джерела. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення стабілізованого джерела напруги, в якому за рахунок введення додаткових функціональних елементів досягається більш високий рівень вихідної корисної потужності. Поставлена задача отримання більш високого рівня вихідної корисної потужності вирішується тим, що в стабілізоване джерело напруги з корекцією форми живильного струму, яке містить діодний міст, до якого приєднані датчик вихідної напруги моста, електронний ключ, який через датчик струму приєднаний до другого виходу діодного моста, датчик вихідної напруги стабілізованого джерела напруги, вихід якого приєднано до входу підсилювача сигналу розбалансу, до другого входу якого приєднаний датчик опорної напруги, множник напруги, один з входів якого приєднаний до датчика вихідної напруги стабілізованого джерела, а другий - до підсилювача сигналу розбалансу, керуючого каскаду, один із входів якого з'єднаний з виходом множника напруги, силовий трансформатор, одна з первинних обмоток якого з'єднана з електронним ключем, згідно з корисною моделлю, додатково введені: захисний діод між однієї з первинних обмоток силового трансформатора та першим електронним ключем, другий електронний ключ, одним кінцем приєднаний до датчика струму а іншим - до другої первинної обмотки силового трансформатора через захисний діод, комутатор сигналів управління електронними ключами вхід якого з'єднано з виходом діодного моста, а виходи - з входами електронних ключів. Суть корисної моделі полягає в тому, що за рахунок введення захисного діода, другого електронного ключа, комутатора сигналів управління електронними ключами, досягається збільшення корисної потужності стабілізованого джерела напруги, за рахунок збільшення сумарної амплітуди на двох первинних обмотках силового трансформатора більш ніж у 2 рази в порівнянні з амплітудою на одній первинній обмотці у прототипа. При цьому відпадає необхідність у дроселі, який міститься у прототипі. Наведене креслення пояснює особливості функціонування запропонованого пристрою. Функціональна схема стабілізованого джерела напруги містить діодний міст 1, до якого приєднані датчик вихідної напруги моста 2 та послідовно з'єднані первинні обмотки силового 1 UA 98843 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 трансформатора 3, захисні діоди 4, 5, електронні ключі 6, 7 та датчик струму 8, комутатор сигналів управління електронних ключів 9, виходи якого з'єднані з входами електронних ключів 6 та 7, а вхід - зі схемою порівняння по струму 10, причому один з входів цією схеми приєднаний до датчика струму 8, а інший - до множника напруги 11, датчика вихідної напруги джерела 12, вихід якого з'єднаний з одним з входів підсилювача сигналів розбалансу 13, а другий вхід - з виходом датчика опорної напруги 14, причому вихід підсилювача напруги сигналу розбалансу 13 підключений до одного із входів множника напруги 11, а до іншого входу цього блока приєднано вихід датчика вихідної напруги джерела 12, двополярні випрямлячі 15 та 16, входи яких приєднані до вторинних обмоток силового трансформатора 2, а виходи - до навантажень. Робота пристрою відбувається наступним чином. При наявності випрямленої однополярної напруги живильної мережі з виходу діодного моста 1 і подачі сигналу запуску на електронний ключ 5 в ланцюгу, що містить первинну обмотку W 1 силового трансформатора 3, діод 4, електронний ключ 6 та датчик струму 8 починає протікати електричний струм, що змінюється в часі t по закону: I=Uexp(Lt/R), де U - вихідна напруга діодного моста, L - індуктивність первинної обмотки силового трансформатора 3, R - сумарний опір вихідної обмотки силового трансформатора 3 та еквівалентного опору трансформатора, приведеного до первинної обмотки. Після досягнення амплітудою сигналу з датчика струму 8 рівня, що задається датчиком вихідної напруги джерела 11 (з корекцією її блоками множника напруги 11 та підсилювача сигналів розбалансу 13) комутатор сигналів управління електронними ключами 9 відключає електронний ключ 6 та вмикає електронний ключ 7. При цьому електричний струм протікає через іншу первинну обмотку W 2 силового трансформатора 3, діод 5, електричний ключ 7 та датчик струму 8 і зростає до тих пір, поки його амплітуда не досягне величини амплітуди з виходу множника напруги 11, після чого комутатор сигналів управління електронних ключів 9 вимкне електронний ключ 7 та ввімкне ключ 6. При безперервному процесі переключення електронних ключів живильний струм повністю повторює форму мережевої напруги. Аналогічно, при подачі сигналу запуску на електронний ключ 6, затриманого в часі на період T/2, електричний струм протікає через іншу первинну обмотку W силового трансформатора 3, діод 4, електронний ключ 6 та датчик струму 8. Діоди 4 та 5 розділяють роботу кожного з вищенаведених ланцюгів захисту електронних ключів та забезпечують повне використання запасеної в первинних обмотках трансформатора 3 електричної енергії. Внаслідок залежності вихідної напруги джерела від навантаження її стабілізація досягається за рахунок ланцюга зворотного зв'язку, що складається з датчика вихідної напруги 12, сигнал з якого подається до підсилювача сигналу розбалансу 13, де він порівнюється з сигналом датчика опорної напруги 14 і після підсилення подається до множника напруги 11, в якому сигнал з виходу датчика струму 8 після множника напруги 11 корегується до досягнення мінімуму на виході блока сигналу розбалансу 13. Вихідна ж напруга після двостороннього детектування блоками 15 та 16, що з'єднані з вторинними обмотками силового трансформатора 3, будуть стабільними при умові достатньої величини ємкостей фільтрів. Збільшення вихідної потужності більш ніж у 2 рази в порівнянні з прототипом забезпечується за рахунок використання схеми інвертора з двохтактним режимом роботи електронних ключів 6 та 7, при якому сумарна напруга на двох первинних обмотках силового трансформатора 3 вдвічі більша за амплітуди з виходу діодного моста. Таким чином, запропоноване стабілізоване джерело напруги забезпечує стабілізацію напруги на заданому рівні з вдвічі більшою корисною вихідною потужністю і додатково відпадає необхідність застосування одного з силових елементів - дроселя. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Стабілізоване джерело напруги з корекцією форми живильного струму, яке містить діодний міст, до якого приєднані датчик вихідної напруги моста, електронний ключ, який через датчик струму з’єднаний з другим виходом діодного моста, датчик вихідної напруги стабілізованого джерела напруги, вихід якого з’єднаний з входом підсилювача сигналу розбалансу, до другого входу якого приєднаний датчик опорної напруги, множник напруги, один з входів якого з’єднаний з датчиком вихідної напруги стабілізованого джерела напруги, а другий - з підсилювачем сигналу розбалансу, керуючого каскаду, один із входів якого з'єднаний з виходом множника напруги, силовий трансформатор, одна з первинних обмоток якого з'єднана з електронним ключем, яке відрізняється тим, що додатково введені: захисний діод між однієї з первинних обмоток силового трансформатора і першим електронним ключем, другий електронний ключ, одним кінцем приєднаний до датчика струму а іншим - до другої первинної обмотки силового 2 UA 98843 U трансформатора через захисний діод, комутатор сигналів управління електронними ключами, вхід якого з'єднано з виходом діодного моста, а виходи - з входами електронних ключів. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3