Стабилизатор переменного напря-жения
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<о817674 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 0211.78 (21) 2681361/24-07 (51) М. К.
G 05 F 1/20 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий
Опубликовано 30,0381. Бюллетень Мо 12 (53) УДК 621. 316. . 722. 1 (088. 8) Дата опубликования описания 300381
72) Автор (54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях различной радиотехнической аппаратуры.
Известен стабилизатор переменного напряжения, содержащий подключенный к входным выводам питающий трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена с отводами, к которым подключено по меньшей мере два реле с цепями управления (1g .
Недостатком его является сохранение перенапряжений на сетевой части обмотки трансформатора при работе устройства от сети с повышенным напряжением, снижающее его надежность, а также наличие только двух ступеней регулирования выходного напряжения - одна ступень на повышенное напряжение, а другая — на пониженное. Если одной ступени регулирования на повышенное напряжение (в большинстве случаев) бывает достаточно, то для пониженного напряжения необходимо ввести две и более ступени регулирования, так как в часы пик сетевое напряжение в 220 В снижается до 180 В и менее.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является стабилизатор, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого выполнена с двумя отводами, которые с одним из крайних выводов через контакты двух реле подключены к одному входному выводу, а вторичная обмотка, через выпрямитель с фильтром соединена с выходными выводами, куда также подключен делитель напряжения, состоящий из двух резисторов, стабилитрона и первого переменного резистора, регулируемый вывод которого соединен с первыми входами двух узлов управления, выходами подключенных к соответствующим реле, а .вторые входы этих узлов соединены с соответствуюцими коммутирующими элементами, подключенными параллельно соответствующим резистором делителя напряжении, причем каждый из узлов управления включает второй переменный резистор, два " ранзистора и диод, средний вывод второго переменного резистора соединен с базой первого транзистора, коллектор которого подключен к коллектору второго транзистора, эмиттер первого транзистора — к базе второго транзистора, эмиттер которого через второй переменный резистор
817674, подключен к первому входу узла управления, второй вход которого соединен с коллектором первого транзистора, а выход о зла управления через диод подсоединен. к коллектору второго транзистора (2J.
Недостаток этого стабилизатораузкий диапазон стабилизации напряжения, обусловленный наличием только двух ступеней регулирования.
Цель изобретения — расширение диапазона стабилизации напряжения.
Поставленная цель достигается тем, что в известный стабилизатор переменного напряжения введены третьи реле, узел управления, коммутирующий элемент и резистор делителя на-. пряжения, причем во второй узел управления введены два дополнительных резистора и первый дополнительный транзистор, а в третий узел управления введен второй дополнительный транзистор, при этом третий резистор делителя напряжения включен между его первым и переменным резисторами, первый вход третьего узла управления подключен к первому переменному резистору, второй вход— к управляющему входу третьего коммутирующего элемента, шунтирующего цепочку из первого и третьего резисторов делителя напряжения, а введен-, ный дополнительный выход третьего узла управления соединен с введенным дополнительным входом второго узла управления, в котором первый дополнительный резистор включен между вторым переменным резистором и эмиттером первого транзистора и зашунтирован коллектор-эмиттерным переходом первого дополнительного транзистора, база, которого через вто. рой дополнительный, резистор подключена к выходу второго узла управ ления и одному из входных выводов, а к.дополнительному входу второго узла управления непосредственно, кроме того, второй дополнительный транзистор базой подключен к базе второго транзистора и первому входу третьего узла управления, коллектор второго дополнительного транзистора подключен к дополнительному выходу третьего узла управления, а эмиттер — к эмиттеру второго транзистора третьего узла управления и второму выходному выводу, при этом другой крайний вывод и введенный дополнительный отвод первичной обмотки подключен к другому выходному выводу через контакты третьего реле.
На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизатора переменного напряжения; на фиг. 2 — 4 принципиальные схемы узлов управления.
Стабилизатор содержит трансформатор 1, первичная обмотка которого выполнена с отводами 2 — 6, выпрями тель с фильтром 7,подключенный к вторичной обмотке трансформатора, делитель 8 напряжения, состоящий из трех постоянных резисторов 9-11 переменного резистора 12 и стабилитрона 13, делитель напряжения под5 ключен к выходу выпрямителя с фильтром, реле 14-16 с соответствующими узлами 17 — 19 управления, постоянные резисторы делителя напряжения зашунтированы транзисторами 20-22,,О база одного транзистора с дополнительным входом первого узла управления через резистор 23, а базы второго и третьего транзисторов соединены непосредственно с допол-. нительными .входами второго и третьего узлов управления соответственно.
Первый узел 17 управления (фиг.2) является ключевым усилителем на транзисторах 24 и 25, образующих составной транзистор. База транэис20 тора 24 подключена к среднему выводу резистора 26, подключенным одним крайним выводом непосредственно к эмиттеру транзистора 25, и вторым выводом — к среднему выводу пере75 менного резистора делителя напряжения через резистор 27, в коллекторную цепь транзистора 25 включено. реле 14, шунтированное диодом 28 для защиты от перенапряжений. Реле
ЗО 14 имеет всего одну группу переключающихся контактов 29, используемую для подключения соответствующих отводов первичной обмотки трансформатора к сети. Стабилитрон 13, ре35 зисторы 9-12 делителя 8 напряжения определяют режим работы транзисто- ров 24 и 25. Узел 17 управления подключен к выходу выпрямителя с фильтром 7 неПосредственно, а базовой цепью - к среднему выводу
40 резистора 12 делителя 8 напряжения.
Узел 18 управления (фиг.З) является ключевым усилителем на транзисторах 30 и 31. В коллекторную цепь транзистора 31 включено реле 15, д5 шунтирбванное диодом 32 для защиты от перенапряжений. Реле 15 имеет одну группу переключающихся контактов ЗЗ для подключения соответствующих отводов первичной обмотки тран, gg .сформатора к сети. В базовую цепь транзистора 30 включены резисторы
34-36, а в коллекторную цепь — резистор 37. Резистор 36 зашунтирован транзистором 38, в базовую цепь которого включен резистор 39.
Стабилитрон 13 и резисторы 9-12 делителя 8, а также резисторы 34-37 и 39 и транзистор 38 определяют режим работы транзисторов ЗО и 31 °
Холлекторные цепи транзисторов
Щ 30 и 31 подключены к выходу выпрями теля с фильтром 7, а базовая цепь транзистора 31 - к базе транзистора 21, базовая цепь тразистора 30 к среднему выводу переменного ре65 зистора 12 делителя 8 напряжения че817674 рез резисторы 34-36. База транзистора 38 соединена с одним из входов узла 19 управления, который является ключевым усилителем на транзисторах 40 и 41. В коллекторную цепь транзистора 41 включено реле 16, шунтированное диодом 42 для защиты от перенапряжений и имеющее одну группу переключающихся контактов. 43 для подключения соответствующих отводов первичной обмотки трансформатора к се;и.
В базовую цепь транзистора 40 включены резисторы 44 -и 45, а в коллекторную цепь — резистор 46, параллельно выходу транзистора 40, . включен транзистор 47, причем база транзистора 38 соединена с коллектором транзистора 47. Коллекторные цепи транзисторов 40 и 41 подключены к выходу выпрямителя с фильтром 7, а базовая цепь транзистора 40 подклю- 20 чена к среднему выводу переменного резистора 12 делителя 8 напряжения.
Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом.
Напряжение на нагрузку подается со вторичных обмоток трансформатора
1, работающего в линейном режиме, а сеть — в первичную обмотку, причем ее отводы 2 - 6 подключаются к сети через контакты 29, 23 и 43 реле 14 - 16 в зависимости от величины сетевого напряжения.
Исходное состояние контактов 29, 33 и 43 таково, что при номинальном напряжении сети они подключаются к отводам 3 и 6 трансформатора 1, при этом на нагрузке и выходе выпрямителя с фильтром 7 напряжения номинальны.
Узлы 17-19 управления реле находятся в таком состоянии, при котором реле 14-16 обесточены.
40
При повышении напряжения питающей электрической сети против нор>.ы повышается напряжение Йа выходе выпрямителя с фильтром 7, повышается напряжение на входе узла 17 управления, транзисторы 24 и 25 открываются, срабатывает реле 14, его контактйая группа 29 подключает сеть к повьыающему выводу 2 трансформа° тора 1. Благодаря этому переключение напряжения на вторичных обмотках трансформатора становится номинальным, но реле 14 при этом не отпускает, так как на выходе выпрямителя с фильтром остается некоторое время повышенное напряжение. Кроме того, база транзистора 20 соединена с коллекторами транзисторов 24 и 25 60 через резистор 23, на котором при открывании транзисторов 24 и 25 падает напряжение, достаточное для открывания транзистора 20, переход эмиттер-коллектор которого шучтирует, 65 постоянный резистор 9 делителя 8 напряжения, благодаря чему напряжение на входе узла 17 управления дополнительно повышается и тем самым обеспечивается поддержка реле 14 во включенном состоянии.
Если напряжение сети от повышенного значения возвратится к своему номинальному значению по мере уменьшения оно остается поданным на отвод
2 трансформатора 1, предназначенного для повышенного напряжения, поэтому напряжение на выходе выпрямителя уменьшается, это значит, что уменьшается напряжение, снимаемое со среднего отвода переменного резистора
12 делителя 8 напряжения. Напряжение на переходах база-эмиттер транзисторов 24 и 25 уменьшается и,они закрываются, а реле 14 обесточивается, Напряжение, снимаемое с резистора 23 падает до нуля, транзистор 20 закрывается, а резистор 9 делителя 8 в этом случае уже не будет шунтирован транзистором 20, поэтому напряжение, снимаемое со среднего отвода переменного резистора 12 делителя 8, уменьшается еще больше. В результате контакты 29 реле 14 подключают сеть к отводу 3, соответствующего номинальному напряжению сети.
При понижении напряжения питающей сети против нормы, понижается напряжение на выходе выпрямителя с фильтром 7, напряжение, снимаемое со среднего вывода резистора 12 делителя 8 напряжения уменьшается,уменьша» ется также напряжение,подводимое к переходу база-эмиттер транзистора 30, снимаемое со среднего вывода переменного резистора 35, транзистор 20 закрывается, а транзисторы 31 и 21 открываются, реле 15 в коллекторной цепи транзистора 31 срабатывает,его контакты 33 подключают сеть к понижающему выводу 4 питающего трансформатора 1. В результате этого напряжение на вторичных обмотках трансформатора становится номинальным, но реле 15 при этом не отпускает, так как база транзистора 21 соединена с коллектором транзистора 30,и при его запирании смещение на базы транзисторов 21 и 31 подается через резистор 37, которое достаточно для открывания транзисторов 31 и 21. Транзистор 21 своим переходом эмиттер-коллектор щунтирует постоянный резистор 11.делителя 8, поддерживая тем самым напряжение на входе .узла 18 управления, соответствующее первой ступени пониженного напряI жения сети.
Если напряжение сети и дальше понижается, то понижается и напряжение на выходе выпрямителя с фильтром 7, уменьшается напряжение, приложенное к переходу база-эмиттер транзистора 40, который закроется, 8176 /4 а транзисторы 41 и 47, откроются, .благодаря чему реле 16 срабатывает, и своими контактами 43 подключает
1 отвод 5 <трансформатора 1 к сети.
Одновременно с этим открытый транзистор 47 шунтирует вход транзистора
38 в цепи .базы транзистора 30 второго узла 18 управления, в результате резистор 36 не шунтируется трансформатором 38, напряжение на входе транзистора 30 возрастает и он открывается, а транзистор 31 закрывает. ся, реле 15 обесточивается и контактами 33 подключают отвод 3 первичной обмотки трансформатора 1 к сети. Подключенные отводы 3 и 5 первичной обмотки соответствуют второй ступени понижения напряжения сети. На выходе вторичных. обмоток трансформатора 1 напряжение номинальное, При дальнейшем понижении напряже- 20 ния сети, понижается напряжение на входе транзистора 30 узла 18 управления. Транзистор 30 закрывается, а транзистор 31 открывается, реле 15 срабатывает и контактами 33 подключает отвод 4 первичной обмотки трансформатора 1 к сети. Йодключенные к сети отводы 4 и 5 первичной обмотки трансформатора соответствуют третьей ступени понижения напряжения сети, при этом напряжения на вторичных обмотках трансформатора 1 будут номинальными. При повышении напряжения сети с третьей ступени понижения напряжения до второй ступени повышается напряжение на входе транзистора 30, который открывается и своим переходом шунтирует вход транзистора 31, реле 15 обесточивается и контактами 33 подключает сеть к отводам 3-6 первичной 4р обмотки трансформатора 1.
При повышении напряжения сети со второй ступени понижения сети до первой ступени повышается напряжение на входе транзистора 40 узла
19 управления, транзистор 40 открывается и шунтирует вход транзистора 41 узла 19 управления, Транзистор 41 закрывается, реле 15 обесточивается и отпусхает, благодаря чему реле 16 контактами 43 подключает .отвод 6 к сети. Одновременно с этим закрывается транзистор 47 узла 19 управления. Транзистор 47 перестает шунтировать вход транзистора 38 узла 18 управления, Благодаря напряжению смещения, снимаемого с резистора 39, транзистор 38 открывается и шунтирует резистор
36. Напряжение на входе транзисто- gp ра 30 падает и он закрывается. Тран- зистор 33. открывается, реле 15 срабатывает и контактами 33 подключает отвод 4 к сети. Подключение отводов
4 и 6 первичной обмотки трансформатора к сети соответствует первой ступени понижения напряжения сети.
При повышении напряжения сети до номинального значения повышается напряжение на входе транзистора
30, который открывается и шунтирует вход транзистора 31, в результате реле 15 обесточивается и отпускает
Контактами 33 реле 15 подключает отвод 3 трансформатора 1 к сети.
Напряжение на выходных обмотках питающего трансформатора соответствуют номинальным значениям.
Введение третьего реле с узлом управления и трех транзисторных ключей с тремя резисторами позволяет значительно (на две ступени) расширить пределы стабилизации переменного напряжения. Эффект получен при добавлении одного реле. с одной группо переключающихся контактов.
Формула изобретения
Стабилизатор переменного напря-, жения, содержащий трансформатор, перВичная обмотка которого выполнена с двумя отводами, которые с одним из крайних выводов через контакты двух реле подключены к одному входному выводу, а вторичная обмотка через выпрямитель с фильтром соединена с выходнйми выводами, куда также подключен делитель напряжения, состоящий из двух резисторов, стабилитрона и первого переменного резистора, регулируемый вывод которого соединен с первыми входами двух узлов управления, выходами подключенных к соответствующим реле, а вторые входы этих узлов соединены с соответствующими коммутирующими элементами, подключенными параллельно соответствующим резисторам делителя напряжения, причем каждый иэ узлов управления включает второй переменный резистор, два транзистора и диод, средний вывод второго переменного резистора соединен с базой первого транзистора, коллектор которого подключен к коллектору второго транзистора, эмиттер первого транзистора — к базе второго транзистора, эмиттер которого через второй переменный резистор подключен к первому входу узла управления, второй вход которого соединен с коллектором первого транзистора, а выход узла управления через диод подсоединен к коллектору второго транзистора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения дИапазона стабилизации выходного напряжения, в него введены третьи реле,.узел управления, коммутирующий элемент и резис817674
10 тор делителя напряжения, причем во второй узел управления введены два дополнительных резистора и первый дополнительный транзистор, а в третий узел управления введен второй дополнительный транзистор при
1 этом третий резистор делителя напряжения включен между его первым и переменным резисторами, первый вход третьего узла управления подключен к первому переменному резистору, второй вх -.д — к управляющему входу третьего коммутирующего элемента, шунтирующего цепочку из первого и третьего резисторов делителя напряжения, а введенный дополнительный выход третьего узла управления сое- 15 динен с введенным дополнительным входом второго узла управления,в котором первый дополнительный резистор включен между вторым переменным резистором и эммитером первого транзис- 20 тора,и зашунтирован коллектор-эмиттерным переходом первого дополнительного транзистора, база которого. через второй дополнительный резистор подключенак выходу второго узла управления и одному из входных выводов, а к дополнительному входу второго узла управления непосредственно, кроме того, второй дополнительный транзистор базой подключен к базе второго транзистора и первому входу третьего узла управления, коллектор второго дополнительного транзистора подключен к дополнительному выходу третьего узла управления, а эмиттер. - к эмиттеру второго транзистора третьегб узла управления и второму выходному выводу,при этом другой крайний вывод и введенный дополнительный отвод первичной обмотки подключен к другому выходному выводу через контакты третьего реле..
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р316085, кл. G 05 F 1/20, 1969.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2558212, кл. G 05 F 1/14, 1977.
817674
Составитель С. Чернышева
Редактор М. Ковальчук Техред Е.Гаврилешко Корректор Н.Швыдкая
Заказ, 1465/63 Тираж 940 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4