Высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения

Высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

k АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Н) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.07.76 (21) 2Э 79018/24-07 с присоединением эаявии ¹(23) Приоритет(43) Опубликовано 05.06 78.Бюллетень № 21

Сова Советских

Социалистических

Республик () В1ОООО г . (51) _#_. Кл.

Я 05 F 1/56

Гооударственный комитет

Соввто Министров СССР оо делам изобретений и отирытии (Я) УДК 621.316, . 722. 1 (088.8 } (45) Дата опубликования описания 9. pb. 3 (72) Авторы изобретения

О. В. Аникеев, Г. Х. Михайлов, С. Ф. Попов и О. А. Прудников (7!) Заявитель (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛ ИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ.Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в устройствах электропитания радиоаппаратуры, Известен высоковольтный стабилизатор по сгоянного напряжения, содержащий . сравнивающий узел, усилитель постоянного тока в цепи обратной связи и регулирующий элемент, состоящий из последовательно соединенных транзисторов )!).

Для обеспечения линейной работы всех транзисторов регулирующего элемента и рав- тв номерного распределения на них входного напряжения базы транзисторов подключены к делителю напряжения, включенному параллельно регулирующему элементу.. Делитель рассчи- тывается таким образом, чтобы в режиме минимального входного и максимального выход- @ ного напряжения стабилизатора ток через него был намного больше максимального тока базы последовательно включенных регулирующих транзисторов.

Недостатком таких стабилизаторов являет- го. ся низкий КПД из-за работы последовательно включенных транзисторов регулирующего элемента в линейном режиме и большой мощности, рассеиваемой в делителе напряжения базовых цепей регулир ющих транзисторов, низкая надежность из-зв большого количества тран- 25 зисторов в регулирующем .элементе и невозможности равномерного распределения напряжения между ними, невозможность работы в широком диапазоне токов нагрузки из-за шунтирования регулирующего элемента делителем.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательный регулирующий транзисторныи.элемент, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, вход которого подключен к выходу сравниваЮщerо узла, входом соединенного с выводами для подключения нагрузки, силовой выпрямитель, вход которого соединен с выводами для подключения к питающему источнику, вспомогательный источник, подключенный отрицательным полюсом к эмиттеру регулирующего транзисторного элемента, и фильтрующий конденсатор, соединенный одним из выводов с отрицательным полюсом силового, выпрямите- ля. Последовательно с основным регулирующим элементом включено два дополнительных транзистора, базы которых питаются от делителей напряжения, включенных между дополнительным источником и другим полюсом основного источника питания (2) .

010090

Недостатком такого стабилизатора являет. ся то, что при изменении выходного напряжения от нуля до максимального значения в широком диапазоне токов нагрузки его КПД будет низок из-за того, что величина напряжения дополнительного источника фактически будет равча величине напряжения основного источника, а для согласования транзисторов предварительных составных регулирующих элементов {особенно при малых токах нагрузки) потребуется введение дополнительных источников смещения в базах составных транзисторов по количеству предварительных регулирующих элементов, Все это, а также нарушение равномерности распределения напряжения на предварительных регулирующих транзисторах из-за изменения рабочего тока баз транзисторов при 15 изменении выходного напряжения и тока нагрузки значительно снижает надежность работы стабилизатора.

Целью изобретения является увеличение

КПД и повышение надежности работы стабил иэатора.

Эта цель достигается тем, что в высоковольтном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем последовательный регулирующий транзисторный элемент, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя, постоян- 2 ного тока, вход которого подключен к выходу сраниваюшего узла, входом соединенного с выводами для подключения нагрузки, силовой выпрямитель, вход которого соединен с выво..дами для подключения к питающему источнику, вспомогательный источник, подключенный отри- ЗО цательным полюсом к эмиттеру регулирующего транзисторного элемента, и фильтрующий конденсатор, соединенный одним из выводов в отрицательным полюсом силового выпрямителя, между силовым выпрямителем и регулирующим транзисторным элементом последовательно включены п дополнительно введенных ти ристоров, к каждому из которых параллельно подключен дополнительно введенный стабилитрон обратной по отношению к тиристору полярности, при этом управляющий электрод 4© каждого из тиристоров через соответствующий ограничительный резистор и раэвязываюший диод подключен к положительному полюсу вспомогательного источника,. а фильтруюший конденсатор другим выводом под ючен к Общей 45 точке цепи из указанных тиристоров и регулирующего транзисторного элемента.

Функциональная схема высоковольтного стабилизатора постоянного напряжения представлена на чертеже.

Стабилизатор содержит регулирующий эле- 56 мент 1, усилитель постоянного тока 2, в цепи обратной связи, сравнивающий узел 3, вспомогательный источник питания 4 который отрицательным полюсом подключен к общей точ-.. ке регулирующего элемента 1 и нагрузки 5, а положительным полюсом через развязывавшие диоды 5 ... 6п и ограничивающие резисторы 7 ...

7п — к управляющим электродам тиристоров

8 ... 8п, Тиристоры 8 ... 8n последовательно соединены между собой и включены между силовым выпрямителем 9 и регулирующим элементом I.

Параллельно каждому тиристору подключен обратной полярностью полупроводниковый стабилитрон 10 ... 10п. Конденсатор 11 фильтра включен между общей точкой последовательно включенных тиристоров 8 ... 80, регулирующего элемента I и противоположныи полюсом стабилизатора.

Стабилизатор работает следующим образом.

Выходное напряжение U регулируется линейным стабилизатором с помощью элементов

3, 2, 1, напряжение на регулирующем элементе 1 является сигналом для управления тиристорами 8 ... 8I1. С выпрямителя 9 на тиристоры

8 ... 8п подается пульсирующее напряжение, величина которого рассчитывается обычным способом на максимальное выходное напряжение U стабилизатора.

Предположим, что на выходе стабилизатора необходимо получить напряжение U. При включении стабилизатора напряжение на конденсаторе фильтра 11 равно нулю и, следовательно, на регулирующем элементе 1 напряжение U< также равно нулю. Через управляющие электроды тиристоров 8 ... 8n протекает ток под действием напряжения (U<) дополнительного источника питания 4 и. открывает тиристоры. Конденсатор 11 начинает заряжаться от выпрямителя пульсирующим напряжением.

Тиристоры в это время работают как диоды в выпрямителе с емкостной нагрузкой, т. е. с углом отсечки, величина которого уменьшается по мере заряда, конденсатора. Когда напряжение U i i на конденсаторе I l станет больше выходного напряжения U, то появится напряжение U> на регулирующем элементе 1.

Ток через управляющие электроды тирис оров 8 ... 8п определяется из условия е где 3 Ue,,esL.-: сумма Ирямых падений напряжения на открытых тмристррах;

К„.—.... ограничивающий резистор и;го . тиристора.

Из приведенной формулы видйо, что с ростом U>, J в тиристорах последовательно, начиная от выпрямителя 9, будет прекращать ся, и они будут закрываться. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока U< не будет равно U4 и не отключатся все тиристоры 8 ... 8п.

Поскольку теперь ток нагрузки будет проходить через параллельно включенные тиристорам стабилитроны, избыток напряжения выпрямителя упадет на упомянутых стабилитронах.

В установившемся режиме конденсатор l l будет разряжаться через регулирующий, элемент 1 на нагрузку 5 и, следовательно, напряжение U >1 будет уменьшаться. Это приведет к включению описанным выше снособом одного или нескольких тиристоров, которые путем замыкания параллельно включенных им стабилитронов восполнят потерю напряжения на конденсаторе 11. Процесс автоматически будет г овторяться, поддерживая напряжение на конденсаторе 11 постоянным при любых измене6!О!!9О

Формула изобретения

Составитель Л. Мордвинкина

Текред О. Луговая Корректор И. Гоксич

Тнраж !033 Подписное

Редактор В. фельдман

Закаэ 30I037ЦНИИПИ Государственного комвтета Совета Министров СССР. но делам нзобретеииА н открыти%! !3035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4 ниях напряжения выпрямителя 9 или тока нагрузки стабилизатора.

Таким образом, включение между выпрямителем н регулирукгщим элементом и последовательно соединенных тиристоров, к каждому из которых параллельно обратной полярностью подключен полупроводниковый стабилитрон, позволяет резко снизить требования к величине напряжения и мощности дополнительного источника питания, исключить делители питания © базовых цепей предварительных транзисторных регулирующих элементов и дополнительные источники смещения для составных транзисторов в регулирующем элементе, тем самым увеличить КПД и надежность работы высоковольтного стабилизатора постоянного напряжения. 1у

Высоковольтный стабилизатор постоянного ч напряжения, содержащий последовательный регулирующий транзисторный элемент, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, вход которого подключен к выходу сранивающего узла, входом сое- ру днненного с выводами для подключения нагрузки, силовой выпрямитель, вход которого . соединен с выводами для полклюнния к питающему источнику, вспомогательный исто гннк, подключенный отрицательным полюсом к эчнттеру регулирующего транзисторного элемента, и фильтрующий конденсатор, соединенный оп,ним из вцводов с отрицательным полюсом силового выпрямителя, отличакицийся тем, что, с целью увеличения КГ1Д и повышения надежности работы стабилизатора, между силовым выпрямителем и регулирующим транзисторным элементом последовательно включены и дополнительно введенных тиристоров, к каждому из которых параллельно подключен дополнительно введенный стабилитрон обратной по отношению к тиристору полярности, при этом управляющий электрод каждого из тиристоров через соответствующий ограничительный резистор и развязывающий диод подклктчен к положительному полюсу вспомогательного источника, а фильтрующий конденсатор другим выводом подключен к общей точке цепи .нз указанных тиристоров и регулирующего транзисторного элемента.

Источники информации, принятые во вниман ие при экспертизе:

1. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Под ред. Додика С. Д. и др. М., «Советское радио», 1969, с. 346.

2. Обмен опытом в радиопромышленности № l, !976, январь, с. 50.