Стабилизатор напряжения переменного тока

Стабилизатор напряжения переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и) 534745 (á1) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 12.06.75 (21) 2144139/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет(43} Опубликовано 05.11.76, Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания09.03.77 (5j} ц п и

C 05 F 1/44

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий (5З) УДК 621.316.722. ,1 (088.8 ) (72) Автор изобретения

B„C, Уманский (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к вторичным исгочникам электропитания устройств, предъяв ляющих требование нарастания тока при вклю. чении, например, подогревателей катодов мощных электронных ламп. 5

Стабилизаторы, используемые для пиэания таких устройств, должны обеспечивать в ряде случаев автоматическое плавное, в течение долей или единиц секунд, нарастание напряжения или тока нагрузки до зада 0 ного стабильного номинального значения, начиная с момента включения, Этим предот вращается возможное разрушение подогревателей катодов электронных ламп электр динамическими усилиями, возникающими при у бросках. тока в момент подачи полного напряжения накала скачком (сопротивление

"холодного подогревателя обычно в 1020 раз меньше, чем "горячего", что и вы» зывает появление бросков тока), 20

Известны стабилизаторы напряжения переменного тока, не обеспечивающие плавного нарастания напряжения или тока нагруз ки до номинала при включении, Более того, переходный процесс установления напряж - 25 ния или тока до номинала может иметь загухающий колебательный характер, так что в некоторые интервалы времени ток или напряжение нагрузки могут превышать номинал (1, 2).

Известен стабилизатор, обеспечивающий плавное автоматическое нарастание выходного переменного напряжения на нагрузке и затем поддержание постоянства заданного его номинального значения. Такой стабилизатор является прототипом предлагаемого изобретения 3). Он содержит регулирующий элемент с блоком фазоимпульсного управления, включенный в cA7b переменного тока последвательно с нагрузкой, фазосдвигающую цепь, подключенную параллельно регулирующему элементу и состоящую из диода, резистора, конденсатора, двух транзисторов разного типа проводимости (p-и-р итт -р- o) резисторов и стабилитрона, а также переключак щий элемент, генератор импульсов запуска, выпрямитель и измерительный орган, Кроме того, имеется вакуумный диод, включенный через резистор последовательно между савой первого и эмиттером второго тпанзис534745 торов. Подогреватель катода диода питается от вторичной обмотки вспомогательного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к сети переменного тока.

B этом стабилизаторе работа блока, обес>- ф печивающего плавное нарастание выходного тока при включении, основана на том, что в момент включения диод еще не накален, вследствие чего регулирующий элемент заперт, По мере разогрева катода диода его ® сопротивление уменьшается, фазовый угол отпирания регулирующего элемента плавно изменяется, и вькодной ток плавно нарастает. Однако при кратковременном перерыве в подаче напряжения сети или повторном 1Ü включении катод диода не успевает в доста точной мере охладиться, B результате плавное нарастание напряжения на нагрузке при повторном включении обеспечено не будет.

Таким образом, основной недостаток такого стабилизатора состоит в том, что не обеспечивается плавное нарастание тока нагруъки при повторных включениях или кратковременных перерывах в подаче питающего переменного напряжения сети, Бель изобретения — повышение надежности за счет плавного нарастания тока нагрузки при повторных включениях, Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе напряжения переменного

36 тока, содержащем ключевой регулирующий элемент, включенный последовательно с нагрузкой и соединенный с устройством фазо импульсного управления, включающим фазосдвигающую цепь, состоящую из первого и второго транзисторов разного типа проводимости, коллекторы которых через конденсатор соединены со входным зажимом, через резисторы подключенным к эмиттеру и базе второго транзистора типа и -р-п, соединенной с выходом измерительного органа, вспо» могательный трансформатор питания, и элемент, обеспечивающий плавное нарастание выходного тока при включении стабилиза тора, подключенный между базой первого и эмиттером второго транзисторов фазосдвигающей цепи, блок, обеспечивающий плавное нарастание выходного тока при включении устройства, выполнен в виде МДП-транзис- ® тора, исток которого соединен с базой первого транзистора, сток через резистор подключен к эмиттеру второго транзистора, параллельно цепи затвора включены конденсатор, цепь эмиттера дополнительно введен- ц ного однопереходного транзистора и через резистор первый вьтрямитель, подключенный ко вторичной обмотке вспомогательного транс@орматора, при этом второй выпрямитель, подключенный к той же обмотке, шунтирован Е, ный конденсатором, через резистор подключен ко второй базе однопереходного транзистора.

На чертеже изображена схема предлагаемого стабилизатора.

Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1 с импульсно-фазовым управлени ем, например, в виде тиристора, включенньгй в сеть переменного тока последовательно с нагрузкой 2, фазосдвигающую цепь, подключенную параллельно регулирующему элементу 1 и состоящую из диода 3, резистора 4, конденсатора 5, транзисторов 6 и 7 разного типа проводимости (и-p-n и р-и-р соответственно), резисторов 8 - 12 и стабилитрона 13, Переключающий элемент 14 и генератор 15 импульсов запуска могут быть выполнены на ocFoBB каких-либо известных схем, например с примечением однопереходного транзистора. Измерительный орган 16 также может быть выполнен на основе известных схемных решений, например с при менением вакуумного диода насьппения. Выпрямитель 17 используется для питания элементов 14 и 15, Кроме того, имеется MlIII-транзистор

18, сток которого подключен к базе транзистора 7, а исток - к резистору 10 через резистор 1 9, затвор соединен с конденсатором 20 и цепью эмиттера однопереходного транзистора 21 и через резистор 22 с первым выпрямителем (диод 23 в цепи обмотки 24 вспомогательного трансформатора 25). К цепи второй базы однопереходного транзистора 21 через резистор 26 подключена параллельная P С цепочка на резисторе 27 и конденсаторе 28 с постоян ной времени, существенно меньшей, чем постоянная времени R G цепочки на резисторе 22 и конденсаторе 20, Бепочка на резисторе 27 и кондечсаторе 28 подключена к выходу второго выпрямителя (диод

29, обмотки 24 20 трансформатора 25), Входы обоих выпрямителей (обмотка 31) подключены к питающей сети переменного гока.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом. В начальный момент времени после включения сети конденсатор

20 разряжен, напряжение между первой и второй базами транзистора 21 существенно больше, чем напряжение на его эмиттере, и транзистор 21 в результате заперт. МЙП-транзистор 18 ввиду того, что на его затворе напряжение олизко к нулю, представляет собой значительное сопротивление, По этой причине транзистор 7 оказывается практически запертым, и конденсатор 5 фазосдвигающей цепи не заряжается. В этих

534745 условиях переключающий элемент 14 и гене. ратор 15 не срабатывают, регулирующий элемент 1 заперт, и напряжение на нагрузке 2 близко к нулю, По мере заряда конденсатора 20 через резистор 22 or первого выпрямителя (диод 23 и обмотка 24-), напряжение на затворе транзистора 18 увели чивается, и транзистор 18, следовательно, транзистор 7, отпираются. Конденсатор 5 начинает заряжаться по мере отпирания р транзисторов 18 и 7 все быстрее. Напряжение на нем все быстрее будет достигать напряжения переключения элемента 14, В результате фазовый угол отпирания генератора 15 импульсов и, соответственно, ре- д гулирующего элемента 1 постепенно умень шается, Напряжение на нагрузке 2 будет постепенно увеличиваться до тех пор, пока не закончится заряд конденсатора 20 с одной стороны, и пока не будет достигнута ) заданная величина стабильного выходного напряжения на нагрузке 2 с другой, После этого MlIII-транзистор 18 и связанные с ним элементы на работу стабилизатора уже не влияют. 95

Стабилизация номинального напряжения на нагрузке 2 обеспечивается следующим образом, В течение положительного полупериода напряжение сети, пока регулирующий элемент 1 заперт, конденсатор 5 заряжает- ЗО ся через диод 3, резисторы 4 и 12 и транзистор 7 до напряжения переключения элемента 14, Напряжение заряда конденсатора

5 стабилизировано с помощью стабилитрона 13, Если выходное напряжение стабилизатора на нагрузке 2 и, следовательно, напряжение рассогласования, поступающее на базу транзистора 6 от выхода измерительного органа 16, возрастают под действием дестабилизирующих факторов, (относительно @ заданного номинала), то транзистор 6 приоткрывается, а транзистор 7 подзапирается, Последнее происходит вследствие увеличения падения напряжения на резисторе 8, связанном через резисторы 10 и 19 и от

41 крытый MQH-транзистор 18 с базой гранзистора 7, B результате скорость нарастания напряжения на конденсаторе 5 уменьшается. Следовательно, фазовый угол включения элемента 14, генератора 15 и регули69 рующего элемента 1 возрастает, а напряжение на нагрузке 2 соответственно уменьшутсяя.

Аналогичным образом происходит o6pa6or-gg ка рассогласования при уменьшении выходного напряжения относительно номинала, Обеспечение плавного нарастания напряжения на нагрузке при повторных включениях питающей сети достигается следующим 9} образом. При выключении сети напряжение между ба ами однопереходного транзистора

21 спадает быстрее, чем напряжение на его эмиттере в силу малости постоянной времени 2 С-цепочки на резисторе 27 и конденсаторе 28 по сравнению с постоянной времени Я С-цепочки на резисторе 22 и конденсаторе 20, В результате эмиттерный переход транзистора 21 отпирается и через него и токоограничивающий резистор 32 происходит быстрый разряд конденсатора 20, При повторном включении процесс нарастания напряжения на нагрузке протекает плав= но, как было описано выше, благодаря нулевым начальным условиям на конденсаторе20, Таким образом, положительный технико-экономический эффект от использования предлагаемого стабилизатора заключается в том, что,в отличие от прототипа ь нем обеспечивается плавное нарастание напряжения на нагрузке при повторных включениях, длительность процесса нарастания может устанавливаться различным путем выбора величины постоянной времени заряда конденсатора 20 в цепи затвора МД21-транзистора 18, Кроме "îãî,,за счет использования полупроводниковых приборов вместо вакуумного диода (в качестве элемента, обеспечивающего в прототипе плавное нарастание тока), достигается увеличение срока службы.

Формула изобре гения

Стабилизатор напряжения переменного тока, содержащий ключевой регулирующий элемент, включенный последовательно B вь:ходную цепь стабилизатора и соединенный с фазосдвигающей цепью, состоящей из первого и второго транзисторов разного типа проводимости, коллекторы которых через конденсатор соединены со входньм зажимом, через резисторы подключенным к эмиттеру и базе второго транзистора типа и-р-исоединенной с выходом измерительного органа, вспомогательный трансформатор и блок, обеспечивающий плавное нарастание выходного тока при включении стабилизатора, подключенный между базой первого и эмиттером второго транзисторов фазосдвигающей цепи, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения надежности за счет плавного нарастания тока нагрузки при повторных включениях, блок, обеспечивающий плавное нарастание выходного тока при включении стабилизатора, выполнен в виде МДП-транзистора, исток которого соединен с базой первого транзис534745

Составитель B. Широков

Редактор В, Фельдман Техред А. Йемьянова Корректор B Куприянов

Заказ 5549/223 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35, Раушская наб„д, 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тора, сток через резистор подключен к эмиттеру второго транзистора, параллельнс пепи затвора включены конденсатор, цепь эмиттера однопереходного транзистора и через резистор первый выпрямитель, подключенный ко вторичной обмотке вспомога тельного трансформатора, при этом второй выпрямитель, также подключенный ко вто» ричной обмотке вспомогательного транс форматора и шунтированный конденсатором, через резистор подключен ко второй базе однопереходного транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1 ° Авт.св, № 234475 по кл, G 05 1

1/16 от 1968 r.

2, Авт,св, ¹ 339912 по кл, С, 051

1/20 от 1970 г, 3, Авт,св, ¹ 428367 по кл. С 05 р 1/20 от 1972. г,