Высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК G05F1/52 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроустановках с повышенными требованиям в отношении стабильности питающего напряжения, а также экономичности габаритов и надежности вторичного источника питания.

Известен высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержавши регулирующий элемент, выполненный в виде лампы с фиксированным напряжением на одной из сеток и вклю ченный между клe 1мaми для подключения первичного источника питания и блока нагрузки, усилитель сигнала рассогласования, входы ко(Торого соединены с выходами делителя напряжения обратной связи и блока опорного напряжения, а выход через катодный повторитель - с другой сеткой лампы регулирующего элемента, тиратронный блок загдаты от пробоя в нагрузке, управляющий вход которого через импульсный трансформатор подключен к выходной цепи- регулирующего элемента, а выход - к резистору катодного пойторителя, блок повторного включения, выполненный на дополнительном тиратроне, управляюща сетка которого через конденсатор соединена с катодным резистором тиратрона блока заР1иты

Недостатки известного устройства связаны- с громоздкостью конструкции блока защиты и невозможностью функционирования при значительных снижениях тока нагрузки в случае выполнения усилителя сигнала рассогласо, вания на основе низковольтного, двойного триода. Последнее объясняется тем, что при малых токах нагрузки для запирания йысоковольтной регулирующей лампы требуются весьма большие отрицательные напряжения смещени на управляющей сетке, которые низковольтный двойной триод вырабатывать не в состоянии. Использование для реализации усилителя сигнала рассогласования высоковольтных ламп существенно усложняет схему устройства и увеличивает его габариты. ..

Наиболее близким к изобретению является высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий тетродный регулирующий элемент включенный между клеммами для подклю чения первичного источника питания и блока нагрузки, усилитель сигнала рассогласования, выполненный на двойном триоде и соединенный по входам с выходами делителя напряжения обрат ной связи и блока опорного напряжения , а по выходу - с управляющей сеткой тетрода реттлирующего элемента, блок параметрической стабилизации напряжения, вход, которого через балластный резистор подключе н к общей выходной цепи последовательно включенных источников питания блока опорного напряжения и вспомогательного источника питания, а выход - к резистивным анодным нагрузкам-двойного триода усилителя сигнала рассогласования, блок защиты от перегрузки по току с терристором, своими силовыми электродами соединенным с экранной сеткой и катодом тетрода регулирующего элемента и подклк)ченным через упомянутый балластный резистор к выходу вспомогательного источника питания .

Известное устройство можно применять без значительного увеличения габаритов при напряжении на экранной сетке регулирующего тетрода, не превышающем 200-300 В,и при малых изменениях нагрузочного тока во время работ либо при смене экземпляра нагрузки. Использование регулирующих тетродовj для которых экранное напряжение располагается .в пределах 600-1200 обусловливает существенное увеличени падения напряжения на высоковольтном стабилитроне блока параметрической стабилизации напряжения. Цепочка последовательно включенных стабилитронов должна в этом случае рассчитываться на полное напряжение экранной сетки, что значительно усложняет схему защиты, предопределяет увеличение габаритов и уменьшение КПД стабилизатора.

При возникновении перегрузки по току защита известного устрс1йства осуществляется путем-закорачивания цепи экранного напряжения тиристором При повышенном уровне экранного напряжения необходимым является применение высоковольтных тиристоров, для которых ток -удержания оказывается достаточно большим. Значительная величина обуславливает существенные потери мощности во вспомогательном источнике питания и на балластном резисторе. Применение же цепочки низковольтных тиристоров, не характеризующихся большим током удержания связано с общим усложнением конструкции стабилизатора и снижением его эксплуатационной надежности.

Кроме того,при значительных изменениях нагрузочного тока в сторону уменьшения может иметь место потеря работоспособности стабилизатора в случае применения вкачестве усилителя сигнала рассогласования низковоль гного двойного триода.

Целью изобретения является повышение КПД и надежности работы подобного питающего устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока. содержащий тетродный регулирующий элемент, включенный между клеммами для подключения первичного источника питания и блока нагрузки, усилитель сигнала рассогласования, выполненный на двойном триоде и соединенный по входам с выходами делителя напряжени обратной связи и блока опорного напряжения, а по выходу - с управляющей сеткой тетрода регулирующего элемента, блок параметрической стабилизации напряжения, вход которого через балластный резистор подключен к обще выходной цепи последовательно включенных источника питания блока опорного напряжения и первого вспомогательного источника питания, а выход к резистивным анодным нагрузкам двойного триода усилителя сигнала рассогласования, блок з ащиты от перегрузки по току с тиристором, подключенным через упомянутый баллас ный резистор к выходу первого вспомо гательного источника питания, введен второй вспомогательный источник питания с транзисторным ключом на входе, причем выходные клеммы второ(jTo вспомогательного источника питания соединены с экранной сеткой и катодом тетрода регулирующего элемента, а управляющая цепь транзисторного ключа включена между катодом тетрода регулирующего элемента и промежуточным выводом одной из анодных нагрузок двойного триода усилителя сигнала рассогласования. На чертеже представлена укрупненная принципиальная электрическая схема предложенного высоковольтного стабилизатора напряжения постоянного тока. Регулирующим элементом стабилизатора является тетрод 1, включенный на выходе первичного источника питания 2, представляющего собой высоковольтный выпрямитель. Усилитель сигнала рассогласования выполнен на двойном триоде 3 с катодным резистором 4 и резистивны1 «1 анодными нагруз ками 5, б (инвентирующий каскад) и 7 (неинвёнтирующий каскад). Функци делителя напряжения обратной связи выполняет потенциометр 8, зашунтированный конденсатором 9. Параллельно нижнему плечу потенциометра 8 включен конденсатор 10. Блок опорного напряжения реализован с помощью резистора 11 и стабилитрона 12. Питани данного блока осуществляется от источника питания 13. В состав устройства входят два вспомогательных ис точника питания 14 и 15, первый из которых играет роль источника экранного напряжения и связан выходными клеммами с экранной сеткой и катодом тетрода 1, а второй предназначен для обеспечения эффективной работы блока защиты от перегрузки на току. Оба вспомогательных источника питания выполнены в виде вьтрямителей, установленных на вторичных обмотках сетевого трансформатора 16. На входе вспомогательного источника питания 14 предусмотрен транзисторный ключ 17, введенный;в коммутируемую цепь с помощью индивидуального диодного моста 18. Эмиттер-базошлй переход транзистора 17 зашунтирован конденсатором 19 и резистором 20, а база через диод 21 соединена с промежуточным выводом анодной нагрузки 5 и б двойного триода 3. Вспомогательный источник питания 15 включен последовательно с источником питания 13 блока опорного напряжения. К общей выходной цепи указанных источников питания через балластный резистор 22 подключен блок параметрической стабилизации, состоящий из резистора 23 и стабилитрона 24. Блок защиты от перегрузки по току выполнен на основе тиристора 25, подключенного через балластный резистор 22 к выходу вспомогательного источника питания 15. В состав блока защиты входят, кроме того, резистивный датчик тока 26, включенный в выходную цепь устройства, а также содержащиеся в контуре управления резистор 27 и стабилитрон 28. Устройство работает следующим образом. При подаче сетевого напряжения на выходах всех источников питания появляются нормальные рабочие напряжения. Стабилизатор работает как обычный стабилизатор напряжения постоянного тока сериесного типа. Посредством резистора б в базе транзистора 17 устанавливается нормальный ток управления, который, в свою очередь, предопределяет рабочий ток в коллекторной цепи транзистора 17 и, следовательно, в первичной цепи вспомогательного источника питания 14. На экранной сетке тетрода 1 создается нормальное рабочее напряжение. При значительном уменьшении тока нагрузки (вплоть до нулевого значения) триод 3 усилителя сигнала рассогласования запирает тетрод 1 путем увеличения отрицательного напряжения на управляющей сетке за счет повышения падения напряжения на резисторах 5 и 6. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению тока в базе транзистора 17. Последний подзапирается, падение напряжения между эмиттером и коллектором увеличивается, что соответственно обуславливает уменьшение напряжения на экранной сетке тетрода 1. Уменьшение экранного напряжения вызывает увеличение внутреннего сопротивления тетрода 1. Следовательно,для запирания тетрода 1 оказывается необходшс- м я начительно. меньшее увеличение отрицательного смещения на управляющей сетка тетрода 1 . При увеличении тока нагрузки выШе максимально допустимого значения на резисторе 26 возникает падение напряжения, которое приводит к срабатыванию тиристора 25 и закорачиванию вспомогательного источника питания 15 Питание стабилитрона 28 в этом случае осуществляется только от источника питания 13 блока опорного наггряжения. В связи с этим триод 3 выводится из работы ина управляющей сетке тетрода 1 появляется отрицательное напряжение, равное п.адению напряжения на стабилитроне Транзистор 17 полностью запирается что приводит к пропаданию напряжения на экранной сетке тетрода. 1. Последний также полностью запирается. .Осуществленное в предложенном устройстве раздельное, питание экранной сетки тетрода регулирукмцбго элемента и тйристорного блока защиты положительно сказывается на о0щих габаритак стабилизатора и его экономичности, поскольку в данном случае повысдание уровня экранного напряжения Не связывается с необходимостью ; применения высоковольтного тиристора в блоке защиты и высоковольтного стабилитрона в блоке пераметрической стабилизации, как не отражается и на потерях мощности в тракте питания блока защиты при его срабатывании.. В принятой конструкции устройства вся элементная база, за исключением, вспомогательного источника 14, явля ется низковольтной. Это обстоятельство обусловливает повышенную надежность работы стабилизатора.

ВЫСО1«)ЮЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗАТО НАПРЙЖЕНИЯ ПОСГОЯЙНОГО ТОКА, содержаишй тетродный регулирующий элемен включенный между клеммами для подкл чения первичного источника питания и блока нагрузки, усилитель сигнала рассогласования, выполненный на дво ном триоде и соединенный по входам с выходами делителя напряжения обра ной связи и блока опорного напряжения , а по выходу - с управляющей сеткой тетрода регулирующего элемен та, блок пс1раметрической стабилизации напряжения, вход которого через балластный резистор подключен к выходной цепи последовательно включенных источника питания блока опорного напряжения и первого вспомогательного источника питания, а выход - к резистивны1ч анодным нагрузкам двойного триода усилителя сигнала рассогласования, блок, защиты от перегрузки по току с тиристором, подключенным через упомянутый балластный резистор к выходу первого вспомогательного источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности работы, в него введен второй вспомогательный источник питания с транзисторным ключом на входе, причем выходные клеммы второго вспомогательного источника питания соединены с экранной сеткой и катодом тетрода регулирующего элемента, а управляющая цепь транзисторного ключа включена между катодсзм тетрода регулирующего элемента и промежуточным выводом одной из анодных нагрузок двойного триода усилителя сигнала рассогласования, ±