qatem.ru

Стабилизатор напряжения с параллельно включенными микросхемами

Стабилизатор напряжения 12 вольт

Главная > Теория > Стабилизатор напряжения 12 вольт

Содержание

• 1 Классический стабилизатор
• 2 Интегральный стабилизатор
• 3 Видео

Стабилизаторы напряжения являются важнейшей частью всех электронных схем, они дают непрерывное, устойчивое питание компонентам системы, обеспечивая стабильность её параметров и защиту при неисправностях в схеме или в первичном источнике напряжения. 12 вольт постоянного напряжения – наиболее востребованное, применяется для питания множества устройств, используемых отдельно или встроенных в различные конструкции.

Стабилизация с помощью стабилитрона

Классический стабилизатор

Большинство систем питания построено по схеме линейного стабилизатора напряжения на 12 вольт, которая может иметь несколько вариантов исполнения:

• Параллельный – регулировка с помощью включённого параллельно управляющего элемента;
• Последовательный – включение элемента регулировки последовательно с нагрузкой.

Простейшим стабилизатором напряжения является стабилитрон, также называемый диодом Зенера – это диод, работающий постоянно в режиме пробоя. Напряжение, при котором наступает пробой, – это напряжение стабилизации, основной параметр стабилитрона. При параллельном включении нагрузки получается элементарный стабилизатор напряжения, примерно равного напряжению стабилизации.

Балластное сопротивление R определяет ток стабилитрона, указанный в спецификации. Такое решение отличается низким коэффициентом стабилизации, зависимостью от температуры и применяется при малых токах нагрузки для питания отдельных компонентов основной схемы. Возможно значительно увеличить выходной ток, если последовательно с нагрузкой установить мощный транзистор.

Линейный стабилизатор с транзистором

В этой схеме транзистор подключён последовательно с нагрузкой как эмиттерный повторитель, весь ток течёт через его переход.

Уровнем на базе управляет стабилитрон: при возрастании тока на выходе на базу подаётся большее напряжение, проводимость транзистора увеличивается, и выходное напряжение восстанавливается.

Мощность такого стабилизатора определяется типом транзистора и может достигать десятков ватт.

Важно отметить! В таком виде стабилизатор не защищён от перегрузки и короткого замыкания, при котором мгновенно выходит из строя. Для практического применения схема значительно усложняется: вводятся элементы ограничения тока и различные защитные функции.

Интегральный стабилизатор

Стабилизатор напряжения 12 вольт легко может быть реализован, если применить специализированный интегральный линейный стабилизатор из серии 78ХХ с фиксированным выходным напряжением. Для выходного напряжения 12 вольт выпускаются микросхемы 7812, у разных производителей они носят наименование LM7812, L7812, K7812 и т.д.

Отечественный аналог – КР142ЕН8Б. Производятся в корпусах TO – 220, TO – 3, D2PAK с тремя выводами. Эти микросхемы можно найти в блоках питания любой аппаратуры, они практически вытеснили стабилизаторы на дискретных элементах.

Основные характеристики стабилизатора в широко распространённом корпусе TO – 220:

• Выходное стабилизированное напряжение – от 11,5 до 12,5 В;
• Входное напряжение – до 30 В;
• Выходной ток – до 1А;
• Встроенная защита от перегрузки и короткого замыкания.

Входное напряжение должно превышать выходное (12 вольт) минимум на 3 вольта во всём диапазоне выходного тока. На выходной ток до 100 мА выпускается вариант микросхемы –78L12. Типовая схема включения позволяет своими руками собрать надёжный стабилизатор напряжения 12 вольт с характеристиками, подходящими для многих задач.

Включение микросхемы 7812

Конденсатор фильтров рекомендуется устанавливать не далее 30 мм от выводов микросхемы. Если выходного тока 1 ампер недостаточно, можно установить дополнительный транзистор.

Увеличение выходного тока

Схема имеет параметры стабилизации, аналогичные применённой микросхеме.

В некоторых случаях целесообразно использование микросхем серии 1083/84/85. Это интегральные стабилизаторы с выходным током 3, 5, и 7, 5 ампер. Устройства относятся к типу Low Dropout (с низким падением напряжения) – для них разница между входным и выходным напряжением может быть 1 вольт. Схема включения полностью соответствует микросхемам типа 7812.

Видео

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/stabilizator-napryazheniya-12-volt.html

Последовательная стабилизация

Подробности

Стабилизированные источники питания

Чувствительность выходного напряжения источника питания к измене­нию тока нагрузки можно уменьшить, используя стабилизацию (автома­тическое регулирование) напряжения. Этот метод позволяет поддержи­вать выходное напряжение источника питания на постоянном уровне при изменении тока нагрузки. Существуют два способа стабилизации: парал­лельная стабилизация и последовательная стабилизация.

Параллельные стабилизаторы

Блок-схема параллельного стабилизатора (или, более точно, стабилизато­ра с параллельным включением регулирующего элемента) представлена на рис. 29.13. На рис. 29.

14 приведена схема источника питания с па­раллельной стабилизацией, где в качестве регулирующего элемента ис­пользуется стабилитрон. Схема рассчитывается так, чтобы стабилитрон работал на участке пробоя.

При этом падение напряжения на нем практи­чески не изменяется даже при очень больших изменениях тока, поэтому неизменным остается и выходное напряжение источника питания.

Параллельная стабилизация основана на принципе разделения тока, в соответствии с которым сумма тока нагрузки ILи тока стабилитрона IZподдерживается постоянной. Если, например, ток нагрузки возрастает на 2 мА, то на те же 2 мА уменьшается ток регулирующего элемента, и наоборот.

Через гасящий резистор R1, включенный последовательно с нагруз­кой, протекает полный ток, и падение напряжения V1 на этом резисторе разности между нестабилизированным напряжением выпрямителя VAB и напряжением пробоя стабилитрона VZ:

V1= VAB– VZ

Рис. 29.13. Блок-схема параллельного стабилизатора напряжения.

Рис. 29.14. Источник питания с параллельной стабилизацией.

При указанных на рис. 29.13 параметрах стабилизатора напряжение на нагрузке                      VL= VL = 9 В.

V1 = VAB – VZ = 30 – 9 = 21 В.

 21 В

Общий ток IT= ———— = 21 мА.

                              1 к0м

Напряжение на нагрузке              9 В

Ток нагрузки IL= ———————————— = ———— = 7,5 мА.

Сопротивление нагрузки          1, 2 к0м

Ток стабилитрона IZ = IT— IL= 21 — 7, 5 = 13, 5 мА.

Если ток нагрузки уменьшить теперь на 2,5 мА (до 5 мА), то ток стаби­литрона возрастет на 2,5 мА и станет равным 13,5+2,5 = 16 мА.

На холостом ходу, когда IL= 0, весь полный ток ITбудет протекать через стабилитрон:     IZ = IT.Таким образом, независимо от того, есть нагрузка или она отключена, источник питания постоянно потребляет максимальный ток IT.Это один из недостатков параллельного стабили­затора.

На рис. 29.15 показана типичная нагрузочная характеристика источ­ника питания с параллельной стабилизацией, схема которого представле­на на рис. 29.14. Напряжение на нагрузке начинает быстро падать, когда ток нагрузки превысит номинальное значение (близкое к 21 мА).

При этих значениях тока нагрузки почти весь общий ток ITответвляется в нагрузку. Ток стабилитрона становится слишком мал и не может удержать стабилитрон в области пробоя, в результате происходит резкое падение сходного напряжения стабилизатора.

Для обеспечения эффективной стабилизации значение нестабилизированного напряжения обычно выбирается таким, чтобы оно приблизительно втрое превышало напряжение стабилизации стабилитрона.

Рис. 29.15. Нагрузочная характеристика

стабилизированного источ­ника питания.

Рис. 29.16.  Блок-схема последо­вательного

стабилизатора напряже­ния.

Лучшими параметрами и более высокой эффективностью характеризу­ются последовательные стабилизаторы (или, более точно, стабилизаторы с последовательным включением регулирующего элемента), в которых применяется транзистор или тиристор, включаемый последовательно с нагрузкой. Простая блок-схема последовательного стабилизатора пред­ставлена на рис. 29.16. Стабилизатор состоит из «последовательного» ре­гулирующего элемента и стабилизирующего нагрузочного резистора, обес­печивающего некоторый минимальный нагрузочный ток.

Последовательный транзисторный стабилизатор

Базовая схема последовательного стабилизатора с использованием тран­зистора показана на рис. 29.17. Выходное напряжение снимается с эмиттера транзистора T1, и, как хорошо видно из рис. 29.18, где та же схема изображена по-иному, этот транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя.

Стабилитрон поддерживает на постоянном уровне потенциал базы. Поскольку при прямом смещении потенциал эмиттера отслеживает потенциал базы, оставаясь всегда ниже последнего на 0,6 В (для кремниевого транзистора), то выходное напряжение стабилизатора так­же сохраняет свой постоянный уровень.

Эмиттерный повторитель работает как усилитель тока и обеспечива­ет работу источника питания на нагрузку, потребляющую большой ток.

Стабилитрон является регулирующим элементом и источником опорного напряжения и потребляет меньший ток по сравнению со стабилитроном, работающим в параллельном стабилизаторе.

Для эффективной стабили­зации ток через стабилитрон должен быть приблизительно в 5 раз больше базового тока транзистора.

Рассмотренный выше простой последовательный стабилизатор имеет Два главных недостатка.

Рис. 29.17. Источник питания с последовательной стабилизацией напряжения.

Рис. 29.18. Нарисованная по-другому схема рис. 29.17. Здесь явно видно, что транзистор T1 включен по схеме эмиттерного повторителя.

1. При больших токах нагрузки необходимо использовать мощные стаби­литроны и транзисторы с большим коэффициентом усиления тока.

2. Стабильность выходного напряжения такого стабилизатора недоста­точна для некоторых применений.

Первый недостаток можно преодолеть, если увеличить коэффициент усиления тока с помощью дополнительного транзистора T2, образующего второй каскад эмиттерного повторителя (рис. 29.19). При этом ток нагрузки может быть очень велик (амперы), тогда как ток стабилитрона по-прежнему остается очень малым.

Стабильность выходного напряжения можно улучшить, если усилить изменение напряжения еще до сравнения его с опорным напряжением стабилитрона, как показано на рис. 29.20. Здесь T1 — обычный последовательный транзистор, а транзистор T2 работает как усилитель изменения напряжения.

Стабилитрон выполняет только функцию источника опорного напряжения и, следовательно, может быть маломощным.

Транзистор T2 сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением стабилитрона. Любое изменение выходного напряжения усиливается и подается на базу транзистора T1, который поддерживает выходное напряжение на постоянном уровне.

Рис. 29.19. Последовательный стабилизатор с двухкаскадным эмиттерным по­вторителем (приведены два варианта изображения одной и той же схемы).

Рис. 29.20. Последовательный стабилизатор с усилителем изменения напряже­ния, который обеспечивает улучшение стабильности выходного напряжения.

Предположим, например, что некоторое внешнее возмущение вызвало увеличение выходного напряжения Vвых. Тогда потенциал базы транзистора T2 возрастет относительно потенциала эмиттера, который зафиксирован опорным напряжением стабилитрона. и ток через этот транзистор увеличится, а напряжение на его коллекторе уменьшится.

В результате уменьшится разность потенциалов между базой и эмиттером транзистора T1 и, как следствие, уменьшится ток через транзистор T1 и напряжение на нагрузке Vвых. Таким образом, компенсируется изменение Vвых.

Различными модификациями базовой схемы последовательного стабилизатора можно добиться улучшения его параметров.

Цепь защиты от перегрузки

Одна из проблем, с которой приходится сталкиваться при использовании последовательного стабилизатора, обеспечение защиты последователь­ного регулирующего транзистора от перегрузки. Резкое возрастание тока через этот транзистор при перегрузке или коротком замыкании в цепи на­грузки может привести к необратимому повреждению транзистора.

Один из возможных способов защиты от перегрузки представлен на рис. 29.21. Здесь T2 — транзистор защиты or перегрузки. Ток нагрузки IL про­текает через измерительный резистор R1 и создает на нем падение напряжения, обеспечивающее прямое смещение эмиттерного перехода этого транзистора.

Когда ток нагрузки находится в пределах нормы, падение напряжения на R1 мало и транзистор T2 закрыт. При увеличении то­ка нагрузки выше допустимого уровня падение напряжения на резисторе R1 возрастает и открывает транзистор T2, он начинает проводить ток. В проводящем состоянии транзистор T2 «отбирает» часть тока у транзисто­раT1, обеспечивая его защиту.

В схему защиты можно также включить устройство автоматического отключения источника питания от сети, если ток нагрузки превышает допустимый уровень.

Рис. 29.21. Последовательный стабилизатор с цепью защиты

от перегрузки на транзисторе T2.

Инверторы

Инверторы преобразуют входное напряжение постоянного тока в выход­ной синусоидальный сигнал. Они часто содержат схемы стабилизации выходного напряжения. Инверторы применяются главным образом в ка­честве резервных генераторов при аварийных сбоях питания.

Инверторы, вырабатывающие гармоническое напряжение, могут быть реализованы как генераторы класса А или В. Однако линейный режим работы таких генераторов связан с высокими потерями, поэтому обычно используются переключающие элементы, вырабатывающие прямоуголь­ный периодический сигнал, который затем фильтруется для получения на выходе гармонического напряжения (рис. 29.22).

Рис. 29.22.

Конверторы

Конверторы преобразуют постоянное напряжение одной величины в по­стоянное напряжение другой величины. Конвертор состоит из инвертора, за которым следует выпрямитель. На рис. 29.23 показана простая схе­ма конвертора на основе блокинг-генератора.

Выходной сигнал блокинг-генератора представляет собой последовательность прямоугольных им­пульсов с периодом, определяемым постоянной времени R1C1. К вто­ричной обмотке трансформатора подключен диод D1 для выпрямления импульсного сигнала. Усовершенствованная схема конвертора показана на рис. 29.24.

Два блокинг-генератора на транзисторах T1 и T2 по очереди передают ток в трансформатор.

Импульсные источники питания

Более эффективными являются импульсные источники питания. В источниках этого типа последовательный регулирующий элемент (однооперационный триодный тиристор или транзистор) работает в режиме переключения. Он открывается или закрывается под управлением прямоугольных импульсов, обеспечивающих подстройку и стабилизацию выходного напряжения.

Рис. 29.23.

Рис. 29.24.

Импульсный источник питания по существу ничем не отличается от конвертора. Он преобразует нестабилизированное входное напряжение постоянного тока в пульсирующее напряжение и затем в стабилизированное постоянное напряжение (рис. 29.25). Частота переключения регулирующего элемента определяет частоту пульсаций на выходе, которые в значительной степени сглаживаются фильтром нижних частот.

Читайте также:  Подключение gps приемника eb500 к arduino uno

Рис. 29.25.

Как видно из рис. 29.25, переменное сетевое напряжение сначала поступает на выпрямитель. После выпрямителя полученное нестабилизированное напряжение постоянного тока подается на анод переключающего элемента. Этот элемент, который может быть транзистором или тиристором, открывается и закрывается в определенные моменты времени под действием импульсов, поступающих от блока управления.

Через открытый переключающий элемент заряжается накопительный конденсатор Заряд, запасаемый конденсатором (и, следовательно, выходное напряжение источника питания), определяется временем проводящего состояния этого элемента. Стабилизация выходного напряжения осуществляется путем изменения соотношения длительностей открытого или закрытого состояния переключающего элемента (т. е.

изменения коэффициентазаполнения последовательности управляющих импульсов) в зависимости от величины выходного напряжения, регистрируемой специальным датчиком.

Уменьшение выходного напряжения относительно установленного уровня компенсируется подачей более широких управляющих импульсов удерживающих переключающий элемент в открытом состоянии в течение более длительных промежутков времени, и наоборот.

 В этом видео рассказывается о стабилизированном блоке питания:

Источник: http://radiolubitel.net/index.php/elektronika?start=20

Мощный стабилизатор напряжения с защитой от КЗ | Все своими руками

В данной статье будет рассмотрена схема простого, но эффективного стабилизатора напряжения с защитой от короткого замыкания на выходе. Основой стабилизатора служит интегральный стабилизатор К157ХП2, в качестве управляющего транзистора используется n-p-n транзистор КТ808А. Схема стабилизатора представлена на рисунке 1.

Для начала рассмотрим внутреннюю структуру микросхемы К157ХП2. Ее схема представлена на рисунке 2.

К157ХП2 Datasheet PDF

Помимо собственно самого стабилизатора микросхема имеет еще две отдельных транзисторных структуры, это транзисторы VT29 и VT30. Их, в параллельном включении, мы и будем использовать, как предварительный каскад усиления для управляющего транзистора VT1 КТ808А. Микросхема имеет функцию плавного включения стабилизатора.

Время нарастания выходного напряжения зависит от емкости конденсатора С5 рисунок 1, подключенного к выводу 8 DA1. Наличие плавного нарастания напряжения позволяет намного уменьшить амплитуду импульса тока заряда при работе стабилизатора на емкостную нагрузку. Микросхема имеет внутреннюю защиту от превышения тока нагрузки.

Датчиком тока в этом случае является резистор R12. Порог ограничения равен 200мА. И еще одна очень полезная опция у данной микросхемы, это – ВклВыкл. Если на вывод 9 DA1 подать напряжение более двух вольт, то стабилизатор включится, если убрать напряжение, то стабилизатор выключится практически полностью.

Выходное напряжение закрытого стабилизатора составляет лишь несколько десятков милливольт.

Еще один плюс, это тепловая защита. Защита кристалла от перегрева осуществляется транзистором VT18, на базу которого подана часть образцового напряжения, недостаточная для его открывания при нормальной температуре. При повышении температуры кристалла до +165…180°С транзистор VT18 открывается и шунтирует базовую цепь транзистора VT22.

Работа схемы стабилизатора

При подаче напряжения на схему стабилизатора, это напряжение попадает на коллектора транзисторов VT1, рисунок 1, VT29 и VT30 выводы 12 и 3 микросхемы DA1. Так же это напряжение подается на конденсатор С4, который находится в цепи запуска схемы стабилизатора.

В момент подачи напряжения на схему ток заряда этого конденсатора включает стабилизатор микросхемы. На выходе стабилизатора микросхемы, вывод 11, появляется открывающее напряжение, которое через ограничивающий резистор R3 подается на базы транзисторов VT29 и VT30 микросхемы DA1.

С эмиттеров, вывод 1 DA1, этих транзисторов сигнал подается на базу мощного транзистора VT1 рисунок 1. Напряжение появится на выходе полной схемы стабилизатора. Часть этого напряжения через резистор R3, величиной более 2В поступит на вывод 9 DA1- On/Off.

Теперь уже стабилизатор во включенном состоянии будет удерживаться не током заряда конденсатора С4, а током протекающим через резистор обратной связи R3. Исходя из выше сказанного, становиться понятно, как работает схемы защиты стабилизатора от режима короткого замыкания.

При замыкании выходных клемм стабилизатора, верхний вывод резистора R3 оказывается замкнутым на общий провод устройства, напряжение на выводе 9 DA1 пропадает, стабилизатор выключается. Вернуть схему в рабочее состояние можно будет отключением и повторным включением стабилизатора. Можно поставить кнопку «Перезапуск» параллельно конденсатору запуска С4.

Регулировка выходного напряжения осуществляется при помощи переменного резистора R4. Минимальное выходное напряжение стабилизатора равно напряжению внутреннего ИОН и соответствует 1,3 В.

Максимальное напряжение зависит естественно от величины входного, но не более 40 вольт, падения напряжения на схеме стабилизатора и величины резистора R5.

Если вам не нужно ограничение выходного напряжения, то этот резистор из схемы можно исключить.

Детали и конструкция

В качестве мощного управляющего транзистора VT1 использован транзистор n-p-n структуры КТ808А

КТ808А Datasheet PDF

Его можно заменить любыми подходящими транзисторами КТ819, КТ827, КТ829, импортными транзисторами из серии ТИР и т.д. и т.п. Конденсатор фильтра С3 лучше использовать танталовый, типа ЭТО, но за неимением можно поставить и обычный электролит. Конденсатор С1 любой.

Он стоит параллельно входным клеммам схемы, но физически он должен находиться непосредственно у микросхемы DA1. Как и конденсатор С2, по схеме он стоит параллельно выходу, но так же должен находиться рядом с микросхемой.

Усилитель ошибки данной микросхемы имеет большой коэффициент усиления, чем больше Кус, тем больше склонность к возбуждению. Поэтому, как вы выполните монтаж стабилизатора, зависит устойчивость его работы.

В конечном счете, от этого зависит надежность работы тех устройств, которые будут питаться от этого стабилизатора.

Внешний вид экспериментального модуля стабилизатора показан на фото 1.

На фото показана экспериментальная плата, но вы, когда будете делать свою, то обязательно придерживайтесь показанной компоновки. Резистор R1 можно расположить на плате, а можно припаять прямо к выводам транзистора VT1.

Что бы уменьшить выходное сопротивление стабилизатора, верхний и нижний выводы регулирующей цепочки R4 и R5 необходимо подключать к выходным клемма устройства, чтобы исключить влияние падения напряжения на монтажных проводах, да и о сечении проводов для соответствующего тока нагрузки не забывайте.

Успехов, удачи. К.В.Ю.

Скачать статью

Скачать “Мощный-стаилизатор-напряжения-с-защитой-от-КЗ” Мощный-стаилизатор-напряжения-с-защитой-от-КЗ.rar – Загружено 4 раза – 126 KB

Источник: http://www.kondratev-v.ru/stabilizatory/moshhnyj-stabilizator-napryazheniya-s-zashhitoj-ot-kz.html

Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения с непрерывным регулированием

Источник: https://infopedia.su/12×7316.html

Способ управления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжения

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик ф» г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 270281 (21) 3254501/24-07 (51) М. КП з с присоединением заявки й»о

G 05 F 1/56

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК621. 316. .722.1(088.8) Опубликовано 15.09.82.Бюллетень М 34

Дата опубликования описания 1509.82.(72) Авторы изобретения

И.М.Антонов, A.Ã.Ïoëèêàðïoâ и Е.Ф.Се

Московский ордена Ленина энергетический (71) Заявитель

»,54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫМИ

СТАБИЛИЗАТОРАМИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам управления стабилизаторами постоянного напряжения, включенными на общую нагрузку.

Известны способы управления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжеиия, в которых для управления регулирующими элементами стабилизаторов используют сигналы, полученные в каждом из стабилизаторов в результате суммирования сигналов рассогласования, выделенных сравнением выходного напряжения с опорным, и сигналов, пропорциональных выходному току соответствующего стабчлизатора .(1).

Недостатком данных способов управления является неравномерная нагрузка параллельно включенных стабилизаторов, что приводит к снижению коэффициента полезного действия, который, максимален при одинаковой нагрузке параллельно включенных стабилизаторов одинаковой мощности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ угравления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжения, заключающийся в том, что в

Читайте также:  Жив или мёртв? проверяем радиодетали

-“й каждом из стабилизаторов выделяют сигнал, пропорциональный выходному току,- который сравнивают с аналогичным сигналом последующего стабилизатора из ряда параллельно включенных, полученный сигнал суммируют с разностью выходного и опорного напряжений и суммарный сигнал используют для управления регулирующим элементом последующего стабилизатора I2).

Недостатком известного способа является неравномерное распределение тока нагрузки параллельно включенным, стабилизаторам, следствием чего является увеличение потерь мощности.

Цель изобретения — обеспечение равномерной нагрузки стабилизаторов.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу первый из ряда параллельно включенных стабилизаторов является последующим для последнего.

Для распределения общей выходНой мощности по стабилизаторам в соответствии с выходными мощностями каждого из них, сигналы, пропорциональные выходным токам каждого стабилизатора, преобразуют в сигналы, пропорционат1ьные падениям напряжения на внут959054 ренних сопротивлениях соответствующих регуляторов.

С целью уменьшения потерь мощности в импульсных стабилизаторах постоянного напряжения, для получения сигналов, пропорциональных падению напряжения на выходных сопротивлениях регуляторов,,измеряют паде.ние напряжения на омических сопротивлениях дросселей соответствующих стабилизаторов. 10

На фиг.1 — 3 приведены структурные схемы трех параллельно включенных стабилизаторов, поясняющие предлагаемый способ управления применительно к импульсным стабилизаторам 15 постоянного напряжения.

Устройство (фиг.1) включает схему управления 1, положительную 2 и отрицательную 3 шины источника питания, нагрузку 4, регулирующие 20 элементы первого, второго и третьего стабилизаторов соответственно

5-7, дроссели фильтра первого, второго и третьеГо стабилизаторов соответственно 8-10, датчики тока перво- 25

ro, второго и третьего стабилизаторов 11-13, конденсаторы фильтра первого, второго и третьего стабилизаторов 14-16, шунтирующие диоды первого, второго и третьего стабилизаторов 17-19, модуляторы длительнос-, ти включенного состояния регулирующих элементов первого, второго и третье го стабилизаторов 20-22, усилители обратной связи первого, второго и третьего стабилизаторов 23-25, ис.точники опорных напряжений первого, второго и третьего стабилизаторов

26-28, дифференциальные усилители первого, второго и третьего стабнлизаторов 29-31, суммирующие уст- 4ц ройства первого, второго и третьего стабилизаторов 32-34.

На фиг.2 позиции 35-37 — устройства, преобразующие сигналы, про- 45 порциональные токам каждого из стабилизаторов в сигналы, пропорциональные падениям напряжения на выходных сопротивлениях регуляторов первого, второго и третьего ста- 50 билизаторов соответственно.

На фиг.3 позиции 38-40 – устройства измерения падений напряжения на омических сопротивлениях дросселей первого, второго и третьего стабилизаторов.

Схема управления 1 (фиг.1) имеет три выхода, связанные с входами запуска модуляторов длительности 20-22, выходы которых соединены с управляющими входаМи регулирующих элементов 5-7 соответственно.

Между положительной 2 и отрицательной 3 шинами источника питания включены три цепи, первая из которых содержит-последовательно соединен- 65 ные регулирующий элемент 5, дроссель 8, датчик тока 11 и конденсатор 14, вторая – регулируниаий элемент 6, дроссель 9, датчик тока 12 и конденсатор 15, третья — регулирующий элемент 7, дроссель 10, датчик тока 13 и конденсатор 16.

Конденсаторы 14-16 включены параллельно и параллельно им включена нагрузка 4. Шунтирующие диоды 1719 катодами подключены к общим точкам соединения регулирующих элементов 5-7 и дросселей фильтра 8-10 соответственно, а аноды диодов соединены с отрицательной шиной 3.

Каждый из усилителей обратной связи 23-25 имеет два входа. “между первыми из них и отрицательной шиной 3 включены соответственно источники опорного напряжения 26-28, а вторые входы связаны с общими точками соединения датчиков тока 11-13 и конденсаторов 14-16 соответственно..Выходы усилителей обратной связи 23-25 связаны соответственно с первыми входами суммирующих устройств

32-34, выходы которых подключены к управляющим входам модуляторов длительности 20-22, а вторые входы сум-, мирующих устройств соединены с выходами дифференциальных усилителей

29-30 и 31 соответственно. К первым входам дифференциальных усилителей 29-31 подключены выходы датчиков тока 11-13.

Второй вход дифференциального усилителя 29 соединен с первым входом дифференциального усилителя 30, второй вход дифференциального усилителя 30 связан с первым входом дифференциального усилителя 31, а второй вход последнего подключен к первому входу дифференциального усилителя 29.

Отличие устройства изображенного на фиг.2 от устройства изображенного на фиг.

1 состоит в том, что между выходами датчиков тока 11-13 и первыми входами дифференциальных усилителей 29-31 включены соответственно устройства 35-37, преобразующие сигналы, пропорциональные токам каждого из стабилизаторов в сигналы, пропорциональные падениям напряжения на .выходных сопротивлениях соответствующих регуляторов.

Между положительной 2 и отрицательной 3 шинами входного источника (фиг.3) включены три цепи, первая из которых содержит последовательно соединенные регулирующий элемент 5, дроссель 8 и конденсатор фильтра 14, вторая — регулирующий элемент 6, дроссель 9 и конденсатор фильтра 15, третья— регулирующий элемент 7, дроссель

10 и конденсатор фильтра 16. Вторые входы усилителей обратной связи 23-25 подключены к общим точ959054

Пусть по каким-либо причинам изменяется, например увеличивается, ток, отдаваемый в нагрузку вторым стабилизатором. Для идентичных ста-. 40 билизаторов это возможно только за счет увеличения длительности включенного состояния регулирующего элемента 6 второго стабилизатора.

При этом Изменяется сигнал на выходе 45 датчика тока 12, соединенного с разноименными входами дифференциальных усилителей 29 и 30 соответственно первого и второго каналов. Поэтому появившиеся на. выходах усилителей 29 и 30 разностные сигналы имеют противоположную полярность. Она должна быть.

такой, чтобы суммарный сигнал с выхода суммирующего устройства 32 увеличивал длительность включенного состояния регулирующего элемента 5 первого стабилизатора, а суммарный сигнал с выхода суммирующего устройства 33 второго стабилизатора уменьшал длительность включенного состояния регулирующего элемента б второго стабилизатора.

Результатом такого воздействия является уменьшение тока второго стабилизатора и увеличение тока первого стабилизатора. Но увеличение тока первого

50 кам соединения дросселей фильтра

8-10 и конденсаторов фильтра 1416 соответственно. Параллельно дросселям фильтра 8-10 включены ,устройства 38-40, измеряющие падения напряжения на омических сопротивлениях соответствующих дросселей, Выходы устройств 3840 подключены соответственно к первым входам дифференциальных усилителей 29-31. Все остальные сое- 10 динения соответствуют описанию устройства, изображенного на фиг.1.

Принцип работы, устройства (фиг.1) состоит в следующем.

Схема управления 1 вырабатывает 15 сигналы, осуществляющие запуск модуляторов длительности 20-22 и синхронизирующие при необходимости работу параллельно включенных стабилизаторов.

Для определенности предположим, что все включенные стабилизаторы идентичны и отдают в нагрузку 4 одинаковые токи, что при постоянном выходном напряжении эквивалентно равномерному распределению отдаваемой

25 мощности. В этом случае датчики тока 11-13 вырабатывают одинаковые сигналы, и, следовательно, сигналы на выходных дифференциальных усилителях 29-31 равны нулю. Поэтому сигналы с выходов суммирующих устройств

32-34, воздействующие на модуляторы длительности. 20-22 определяются усиленными сигналами рассогласования усилителей связи 23-25.

35 стабилизатора вызывает изменение сигнала »а выходе датчика тока 11, которое передается на второй вход диф ðÐHûèàëüíîão усилителя 31 третьего стабилизатора, причем такое изменение вызывает увеличение длительности включенного состояния регулирующего элемента 7 третьего стабилизатора, и, следовательно, увеличение тока,.отдаваемого этим стабилизатором в нагрузку. Последнее вызывает изменение сигнала на выходе датчика тока 13 третьего стабилизатора.

Детальный анализ работы устройства в установившемся режиме показывает, что при описанном способе управления, когда входные цепи дифференциальных усилителей соединены в кольцо, любое изменение тока нагрузки или тока, отдаваемого в нагрузку бдним из стабилизаторов, приводит к равномерному распределению этого изменения по каждому из параллельно включенных стабилизаторов.

Предлагаемый способ, когда датчики тока 11-14 вырабатывают одинаковые сигналы при одинаковых токах в стабилизаторах, неприемлем при включении на общую нагрузку стабилизаторов с одинаковыми уровнями выходного напряжения, но различной номинальной мощности.

В этом случае распределение тока нагрузки по параллельно включенным стабилизаторам должно осуществляться пропорционально их выходным мощностям.

Для получения такого распределения достаточно преобразовать сигнал, пропорциональный току, отдаваемому стабилизатором в общую нагрузку, в сигнал, пропорциональный падению напряжения на выходном сопротивлении регулятора.

Для реализации такого способа параллельного включения (фиг.

2) между выходными зажимами датчиков тока 11-13 и первыми входами дифференциальных усилителей 29-31 включены устройства 35-37, преобразующие сигналы, пропорциональные токам каждого из стабилизаторов в сигналы, пропорциональные падениям напряжений на внутренних сопротивлениях соответствующих регуляторов. На выходах устройств 35-37 при номинальных то- ках каждого из стабилизаторов сигналы должны быть равны. Во всем остальном работа устройства на фиг.2 аналогична работе устройства на фиг.1. Если в качестве датчиком тока используются резисторы, то устройства фиг. 1 и фиг.2 идентичны в том случае, ког-. да сопротивление резисторов выбраны пропорционально выходным сопротивлениям регуляторов так, что при номинальных выходных токах в каждом из стабилизаторов падения напряжения на указанных резисторах равны.

959054

Описанные схемы управления приме- нимы и для стабилизаторов с непрерывным регулированием. При этом . суммарный сигнал с выходов суммирующих устройств 32-34 должен .необходимым образом изменять сопротивление по постоянному току соответствующих регулирующих элементов.

Включение датчиков тока в последовательную цепь с регулирующими зле .

ментами всегда приводят к дополни- l0 тельным потерям мощности, В импульсных стабилизаторах постоянного напряжения этого можно избежать, если измерять падение напряжения на омических сопротивлениях дросселей ста- 15 . билизаторов.

Поскольку эти сопротив- ления входят составной частью в выходные сопротивления регуляторов, то такое измерение по существу дает сигнал, пропорциональный падению напря- 20 жения на выходном сопротивлении регуляторов.

Устройство, реализующее подобный способ, представлено на фиг.3. Здесь параллельно дросселям фильтров 8-10 включены устройства 38-40, измеряющие падение напряжения на омических сопротивлениях дросселей.

С выходов устройств 38-40 сигналы подаются на первые входы дифференциальных усилителей 29-31. Принцип работы устройства фиг.3 идентичен работе. устройств фиг.1 и фиг.

2, однако отсутствие датчиков тока приводит к увеличению коэффициента полезного действия.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает равномерную нагрузку параллельно включенных стабилизаторов, распределение выходкой мощности по стабилизаторам в соответствии с выходными мощностями каждого из 40 них и уменьшение потерь мощности.

Формула изобретения

1.

Способ, управления параллельно включенными стабилизаторами постоянного напряжения, заключающийся в том, что в каждом иэ стабилизаторов выделяют сигнал, пропорциональный выходному току, который сравнивают с аналогичным сигналом последующего стабилизатора из ряда параллельно включенных, подученный сигнал суммируют с разностью выходного и опорного напряжений и суммарный сигнал используют для управления регулирующим элементом последующего стабилизатора, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что., с целью обеспечения равномерной нагрузки стабилизаторов, первый иэ ряда параллельно включенных стабилизаторов является последующим для последнего.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью распределения общей выходной мощности по стабилизаторам в соответствии с выходными мощностями каждого из них, сигналы, пропорциоанльные выходным токам каждого из стабилизаторов, преобразуют в сигналы пропорциональные падениям, напряжения на выходных сопротивлениях соответствующих регуляторов.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения потерь мощности в импульсных стабилизаторах постоянного напряжения, для получения сигналов, пропорциональных падениям напряжения на выходных сопротивлениях регуляторов, измеряют падения напряжения на омических сопротивлениях дросселей соответствующих стабилизаторов.

Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе

1 ° Сборник “Электронная технике в автоматике”, вып.9, М., “Советское радио”, 1977, с.56-60.

2. Мкртчян Ж.A. Электропитание электронно-вычислительных машин.

“Энергия”, 1980, с.184 (прототип).

959054

Составитель С. Стрелецкий

Редактор A. Гулько ТехредЛ.Пекарь Корректор О.Билак

Заказ 015 64 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,

       

Источник: http://www.FindPatent.ru/patent/95/959054.html

Схема стабилизатора напряжения

Источник: https://electric-220.ru/news/skhema_stabilizatora_naprjazhenija/2017-02-23-1187

Источник

Спасибо за ваше внимание к сайту нашим новым публикациям.