Высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока

Высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОЛ ЙСАНИЕ

ЙЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ce;::"., Сонвтсмип

Социа3 ::истичесиии

Республик iii957188 (61) Дополнительное к авт. снид-ву— (22)Заянлено 04.01.81 (21) 3227923/24-07 с присоединением заявки М— . (2В) Приоритет

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень ¹ 33

Дата опубликования описания 09. 09. 82 (5! )М. Кл.

G 05 F 1/56

Н 02 M 7/04

„"оеударстмпиый коинтнт

СССР (53) УД К621. 316. . 722. 1(088. 8) /

Ю. М. Головлев, А. A. Горшков и В. И. Белоус, .::, l

1 (12) Авторы изобретения

«71) Заявитель (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различных электроустановок.

Известен высоковольтный стабилизавЂ:ор напряжения постоянного тока, со5 держащий выпрямитель, фильтр, регулирующий элемент — последовательно соединенная цепочка нескольких транзисторов с эмиттерными повторителями и резисторный делитель для распределителя напряжения между транзисторами регулирующего элемента, усилитель обратной связи, источник опорного напряжения, резисторный делитель — цепь отбора, защитное устройство t.1).

Такой регулирующий элемент в вы" соковольтном стабилизаторе напряжения требует большого количества пос- 2î ледовательно соединенных транзисторов, а также большое количество вспомогательных выпрямителей, для питания эммитерных повторителей регулирующего элемента. Транзисторная цепочка регулирующего элемента должна быть рассчитана на 2-2,5 кратное значение выпрямленного напряжения, учитывая перенапряжение, возникающее во время переходного процесса в момент включения и выключения стабилизатора напряжения.

Наиболее близким по технической сущности из известных полупроводниковых стабилизаторов напряжения является стабилизатор напряжения, содержащий трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого одними контактами подключена к входу первого трехфазного выпрямителя, регулирующий транзистор, включенный параллельно выходу этого выпрямителя, причем в коллектор транзистора включен резистор, два последовательно включенных разнополярных эммитерных повторителя, причем в базах и коллекторах каждого из них включены ограничительные резисторы, два основных

957188

15 — за за

45

55

3 трехфазных мостовыХ выпрямителя, включенных параллельно, причем один из выпрямителей подключен ко вторичной обмотке трансформатора, соединенной .звезДой, а другой выпрямитель подключен к другой вторичной обмотке трансформатора, соединенной треугольником, дроссель, подключенный к минусу выпрямителя, конденсатор, подключенный параллельно выходу стабилизатора, усилитель обратной связи, например, транзисторный балансный усилитель, включенный параллельно выходу стабилизатора, опорный стабилитрон с ограничительным резис-. тором, включенного на входе инвентирующего каскада балансного усилителя, вспомогательный стабилитрон с ограничительным резистором, генератор высокочастотного напряжения, раз вязывающий трансформатор, включенный на выходе генератора высокочастотного напряжения, вторичная обмотка этого трансформатора через мостовой выпрямитель, на выходе которого подключен конденсатор, подключена к входу эмиттерного повторитегпя (эмиттер-база), вспомогателЬный трансформатор, вторичныв обмотки которого через мостовые схемы выпрямителей служат для питания эммитерных по®торителей и генератора высокочастотного напряжения (2).

Такой стабилизатор имеет хорошую стабильность и большой коэффициент подавления переменной составляющей при работе на постоянную нагрузку.

При работе на импульсную нагрузку, особенно если эта нагрузка низкочастотная, иэ-за наличия большого количества баластных. сопротивлений в коллекторных и базовых цепях регулирующего транзистора и эммитерных повторителей, а также наличия конденсаторов в выходных и входных цепях усилителя обратной связи и генератора высокочастотного напряжения, увеличивается время заряда выходного конденсатора стабилизатора. Это приводит к появлению низкочастотной модуляции на выходе стабилизатора (нес«абильности выходного напряжения).

Импульсный ток нагрузки наводит в обмотках трансформатора высоковольтные импульсы ЭДС самоиндукции, что приводит к выходу иэ строя транзисторов регулирующего элемента, или вызывает необходимость увеличения количеств последовательно включенных регулирующих транзисторов для увеличения надежности работы стабилизатора. Но это приводит к усложнению схемы самого стабилизатора.

Цель. изобретения - уменьшение динамического сопротивления стабилизатора, увеличение КПД, увеличение надежности работы, упрощение схемы. . указанная цель достигается тем, что в стабилизатор напряжения постоянного тока, введены понижающий трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к выходным выводам, одна вторичная обмотка - к первичной обмотке первого, трехфазного трансформатора, а две другие вторичные обмотки. подключены к входам третьего и четвертого трехфазных выпрямителей, второй стабилитрон, включенный между катодом первого стабилитрона и плюсовым входом питания усилителя обратной связи, третий стабилитрон, подключенный параллельно регулирующему транзистору, причем его катод подключен к коллектору, а анод - к эмиттеру транзистора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема высоковольтного стабилизатора напряжения постоянного тока.

Стабилизатор содержит понижающий трехфазный трансформатор 1, трехфазный трансформатор 2, причем первичная обмотка трансформатора 2 соединена с вторичной обмоткой трансформатора 1, основной трехфазный мостовой выпрямитель 3, подключенный к вторичной обмотке трансформатора 2, конденсатор 4, подключенный параллельно выходу выпрямителя З,,трехфазный мостовой выIlpRHNTpJlb 5, включенный B разрыв ну-. ля первичной обмотки трансформатора

2, Стабилитрон 6 подключен параллельно выходу выпрямителя 5, причем катод стабилитрона 6 подключен к выпрямителю 5, регулирующий транзистор 7 подключен параллельно выпрямителю 5, .причем коллектор транзистора 7 подключен к плюсу выпрямителя 5, à эмиттер к минусу выпрямителя 5, вспомогательный мостовой выпрямитель 8 подключен к второй вторичной обмотке трансформатора 1, транзистор 9 (эмиттерный повторитель) коллектором подключен к мосту выпрямителя 8, а эмиттером к базе транзистора 7, минус выпрямителя 8 соединен с минусом выпрямителя 5, второй вспомогательный

l. Высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий первый трехфазный трансформа- тор, первичная обмотка которого одними контактами подключена к входу первого трехфазного мостового выпрямителя, регулирующий транзистор, включенный параллельно выходу первого трехфазного мостового выпрямителя, эмиттерный повторитель на транзисторе, эмиттер которого соединен с базой регулирующего транзистора, второй трехфазный выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке первого трехфазного трансформатора, конденсатор, включенный параллельно выходу второго выпрямителя и выходным выводам, переменный резистор, включенный параллель-. но выходу второго трехфазного выпрямителя, первый стабилитрон, катодом подключенный к минусовому выходу первого трехфазного выпрямителя, анодом - к минусовому выходу второго трехфазного выпрямителя, третий трехфазный выпрямитель, минусовый выход которого соединен с анодом первого стабилитрона, четвертый трехфазный выпрямитель, минусовый выход которого подключен к минусовому выходу первого трехфазного выпрямителя, а плюсовый выход - к коллектору транзистора эмиттерного повторителя, усилитель обратной связи, подключенный через резистор параллельно третьему трехфазному выпрямителю, неинвертирующий вход усилителя обратной связи подключен к катоду первого стабилитрона, а инвертирующий

5 9571 мостовой выпрямитель 10 подключен к третьей вторичной обмотке трансформатора 1; последовательно соединенные стабилитроны 11 и 12, причем анод стабилитрона 11 соединен с минусом выпрямителя 10 и минусом выйрямителя 3, катод стабилизатора через резистор 13 соединен с плюсом выпрямителя 10, усилитель 14 обрат,ной связи, например, интегральный 10 операционный усилитель, питающими" электродами подключенный к стабилитронам 11 и 12, .неинвертирующим электродом.подключенный к средней точке соединения стабилитронов tl и t2, lS а выходной электрод подключен к базе транзистора 9, потенциометр 15, подключенного к выходу стабилизатора, а подвижный контакт которого подключен к инвертирующему входу усили" 20 теля 14 обратной связи.

Стабилизатор работает следующим образом.

При изменении сетевого напряжения или при изменении величины тока 2S нагрузки на выходе стабилизатора появится сигнал рассогласованиянестабильность выходного напряжения.

Соответственно и на входе усилитель обратной связи (база-эмиттер) по- З0 явится сигнал рассогласования, вели"ст чина которого в К = т раз меньше, чем сигнал рассогласования выходного напряжения. Uo — величина напряжеоп ния опорного источника (стабилитрон 11). Усиленный по напряжению сигнал подается на вход эмиттерного повторителя (транзистор 9) усилителя мощности (транзистор 7). В зависимости от того какой знак имеет изменение сетевого напряжения или изменение нагрузки происходит или подзапирание или приоткрывание транзистора

7, например, при увеличении сетевого напряжения или при уменьшении то45 ка нагрузки происходит подзапирание транзистора 7.

Это приводит к поддержанию пос-тоянства напряжения на выходе стабилизатора..Для предотвращения про50 боя транзистора 7 от высоковольтных высокочастотных импульсов напряжения, наводимых в цепи первичной обмотки трансформатора 2 при резких изменениях токов нагрузок (включенных и выключенных) сетевоSS го напряжения, параллельно эмиттерколлектор транзистора 7 установлен стабилитрон 6. Этот стабилитрон не

88 6 позволяет развиться импульсу напряжения самоиндукции больше величины пробивного напряжения стабилитрона.

Применение предлагаемого стабилизатора позволяет значительно уменьшить габариты устройства, несмотря на введение понижающего трехфазного трансформатора.

Значительное уменьшение количества конденсаторов на выходе стаби- лизатора вызвано значительным уменьшением динамического сопротивления стабилизатора, так как из схемы регулирующего элемента убран ограничительный резистор и значительно упрощена схема. формула изобретения

957188 вход — к подвижному контакту переменного резистора, выход усилителя обратной связи подключен к базе транзистора эмиттерного повторителя, о тл и ч а.ю шийся тем, что, с це- З лью уменьшения ринамического сопротивления, увеличения КПД, упрощения схемы и увеличения надежности стабилизатора при работе на импульсную на-. грузку, в него введены понижающий трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам, одна вторичная обмотка - к первичной обмотке первого трехфазного трансформатора, а две другие вторичные обмотки подключены к входам третьего и четвертого трехфазных выпрямителей, второй стабилитрон, включенный между катодом первого стабилитрона и плюсовым входом питания 20 усилителя обратной связи.

2. Стабилизатор по и. 1, о т л и— чающий с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введен третий стабилитрон, подключенный параллельно регулирующему транзистору, причем его катод подключен к коллектору, а анод — к эмиттеру транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Источник электропитания на полупроводниковых приборах. Под ред.

С.Д. Додина и Е.И. Гальперина. М., "CoB, радио", 1966, с. 345 348

2. Краус Л.A. и др. Проектирование стабилизированных источников электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

М., "Энергия", 1980,, с. !58 159 рис. 7- 14.