Стабілізатор постійної напруги

Реферат: UA 99223 U UA 99223 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області електротехніки і може бути використана в напівпровідникових перетворювачах електроенергії, до яких висуваються вимоги забезпечення високого рівня струму навантаження при високому коефіцієнті корисної дії. Відомий стабілізатор постійної напруги, який містить нерегульований високочастотний транзисторний інвертор напруги з силовим трансформатором, двотактний випрямляч з середньою точкою оснащений польовими транзисторами з можливістю їх керування синхронно від відповідних вторинних обмоток силового високочастотного трансформатора, керовані дроселі насичення, вихідний фільтр, навантаження, схему керування, розмагнічуючі діоди (див. з. № 201408533 від 28.07.2014 р., позитивне рішення від 19.11.2014 p.). Однак, в запропонованому стабілізаторі постійної напруги забезпечення високого рівня струму навантаження супроводжується збільшенням втрат на зворотному діоді вихідного фільтра, що не дозволяє досягнути максимально можливого коефіцієнта корисної дії. В основу корисної моделі поставлено задачу побудови стабілізатора постійної напруги для забезпечення високого рівня струму навантаження при високому коефіцієнті корисної дії за рахунок використання стабілізатора постійної напруги, який містить нерегульований високочастотний транзисторний інвертор напруги з силовим трансформатором, двотактний випрямляч з середньою точкою оснащений польовими транзисторами з можливістю їх керування синхронно від відповідних вторинних обмоток силового високочастотного трансформатора, керовані дроселі насичення, вихідний фільтр, навантаження, схему керування, розмагнічуючі діоди, причому вихідний фільтр оснащений польовим транзистором, з можливістю керування від додатково встановлених відповідних обмоток керованих дроселів насичення. На фіг. 1 представлена схема стабілізатора постійної напруги, на фіг. 2 представлені осцилограми, що ілюструють принцип роботи схеми. Стабілізатор постійної напруги містить нерегульований високочастотний транзисторний інвертор напруги 1, до виходу якого під'єднана первинна обмотка 2 силового високочастотного трансформатора 3. Трансформатор 3 містить вторинну обмотку, виконану з середньою точкою, що утворює дві півобмотки 4, 5, та обмотки керування 6, 7 польовими транзисторами 8, 9 синхронного випрямляча 10, зібраного по двотактній схемі. До півобмоток 4, 5 під'єднані обмотки керованих дроселів насичення 11, 12. Розмагнічуючі діоди 13, 14 катодами під'єднані до спільної точки керованих дроселів насичення 11, 12, обмоток керування 6, 7 польовими транзисторами 8, 9 і витоків польових транзисторів 8, 9, а анодами - до виходу схеми керування 15. До середньої точки півобмоток 4, 5 під'єднано послідовно обмотки керування 16, 17 польовим транзистором 18 вихідного фільтра 19, які розміщені на керованих дроселях насичення 12, 11 відповідно, причому обмотка 17 під'єднана до затвора польового транзистора 18, витік якого з'єднаний із спільною точкою конденсатора 20 вихідного фільтра 19, навантаження 21, середньої точки півобмоток 4, 5 та одного із входів схеми керування 15. Другий вхід схеми керування 15 під'єднаний до протилежних виводів конденсатора 20 вихідного фільтра 19 та навантаження 21, які через індуктивність 22 з'єднані зі стоком польового транзистора 18 та спільною точкою польових транзисторів 8,9 синхронного випрямляча 10. Стабілізатор постійної напруги працює наступним чином. До обмоток керованих дроселів насичення 11, 12 прикладається високочастотна змінна напруга U1 вторинних півобмоток 4, 5 силового трансформатора 3. У півперіод керування до обмотки керованого дроселя насичення 11 прикладена від'ємна напруга. У цей проміжок часу польовий транзистор 8 випрямляча 10 знаходиться у непровідному стані (від'ємна напруга вторинної обмотки 6 прикладена до його затвора), розмагнічуючий діод 13 відкритий. Створюється коло для протікання струму через схему керування 15, розмагнічуючий діод 13, керований дросель насичення 11, вторинну півобмотку 4 силового високочастотного трансформатора 3. Під дією цього струму (функція сигналу похибки розузгодження вихідної постійної напруги стабілізатора з напругою уставки схеми керування 15 і зміни напруги на вторинній півобмотці 4 силового високочастотного трансформатора 3 - зміни напруги первинної мережі) відбувається розмагнічення матеріалу магнітопроводу керованого дроселя насичення від рівня індукції насичення BS до якогось рівня індукції В1. Глибина розмагнічення регулюється дією цього стабілізуючого від'ємного зворотного зв'язку. При зміні полярності вхідної напруги перемагнічування керованого дроселя насичення 11 почнеться із запам'ятованого рівня індукції B1. Коли для керованого дроселя насичення 11 має місце півперіод керування (U2 - напруга на дроселі насичення 11), для керованого дроселя насичення 12 має місце інший режим - робочий півперіод (U3 - напруга на дроселі насичення 12). В цей проміжок часу польовий транзистор 9 випрямляча 10 знаходиться у провідному стані (додатна напруга вторинної півобмотки 7 прикладена до його затвора), розмагнічуючий діод 14 закритий. Створюється коло для протікання струму через півобмотку 5 силового 1 UA 99223 U 5 10 15 20 25 високочастотного трансформатора 3, обмотку дроселя насичення 12, польовий транзистор 9 випрямляча 10, котушку індуктивності 22, конденсатор 20 та навантаження 21. Робочий півперіод складається з двох етапів. На першому етапі відбувається перемагнічування дроселя насичення 12 від якогось запам'ятованого значення індукції В2 до індукції насичення BS. Час цього перемагнічування є значно менший, ніж час розмагнічування у півперіод керування за рахунок відсутності обмеження швидкості перемагнічування (опір навантаження на порядки менший за опір кола керування). Тому насичення дроселя досягається в межах півперіоду частоти вхідної змінної високочастотної напруги. В цей час під дією напруги U4 обмотки 16 (17) відкривається польовий транзистор 18 і створюється коло для протікання струму i1 через котушку індуктивності 22, навантаження 21 і польовий транзистор 18, а також здійснюється розряд конденсатора 20 вихідного фільтра 19 на навантаження 21. Після досягнення насичення керований дросель 12 має практично нульовий опір, і струм в колі визначається опором навантаження (другий етап). На цьому етапі польовий транзистор 18 вихідного фільтра 19 закритий. А випрямлений струм і2 через індуктивність 22 надходить в навантаження 21, попутно заряджаючи конденсатор 20. Змінюючи глибину розмагнічення керованих дроселів насичення 11, 12 від +BS до –BS в півперіод керування, отримуємо широтно-імпульсну модуляцію в межах півперіоду високої частоти комутації в робочий півперіод. Так забезпечується стабілізація вихідної постійної напруги при зміні струму навантаження в усьому його діапазоні. При цьому забезпечується значно нижчий рівень втрат на вихідному фільтрі за рахунок суттєво меншого опору каналу польового транзистора у відкритому стані в порівнянні з втратами на зворотному діоді, обумовлених як прямим спадом напруги, так і часто незадовільними частотними характеристиками діода. Зменшення внутрішнього опору стабілізатора вирішує задачу отримання високого рівня струму навантаження при вищому коефіцієнті корисної дії за умови узгодженості режимів роботи всіх елементів схеми. Таким чином, в запропонованому стабілізаторі постійної напруги досягнуто забезпечення високого рівня струму навантаження при високому коефіцієнті корисної дії за рахунок того, що у вихідному фільтрі використано польовий транзистор, який керується від додатково встановлених відповідних обмоток керованих дроселів насичення. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Стабілізатор постійної напруги, який містить нерегульований високочастотний транзисторний інвертор напруги з силовим трансформатором, двотактний випрямляч з середньою точкою оснащений польовими транзисторами з можливістю їх керування синхронно від відповідних вторинних обмоток силового високочастотного трансформатора, керовані дроселі насичення, вихідний фільтр, навантаження, схему керування, розмагнічуючі діоди, який відрізняється тим, що вихідний фільтр оснащений польовим транзистором, з можливістю керування від додатково встановлених відповідних обмоток керованих дроселів насичення. 2 UA 99223 U 3 UA 99223 U Комп’ютерна верстка М. Шамоніна 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 4