Высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК G05F1/58 

катоду тетрода, минусовые выводы мрстового выпрямителя и второго вспомогательного источника питания подклю чены к плюсовог«1у выходному ыводу, транзистор-коллектором и эмиттером, ai первый стабилитрон католом и анодом полключены соотпетственно к плюсовому и MinycoBOMy выводам мостового вьдарямителя, а база транзистора подключена к аноду второго стабилитрона, катод которого соединен с анодом тиристора и через токоограничительный резистор с плюсовым выводом второго вспомогательного источника питания.

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий высоковольтный выпрямитель, подключенный входами к сетевым выводам, регулирующий тетрод преимущественно с высоковольтным питанием экранной сетки, анод которого соединен с плюсовым выводом высоковольтного выпрямителя, источник питания экранной сетки тетрода, подключенный плюсовым и минусовым выводами соответствен но к экранной сетке и катоду тетрода, балансный усилитель обратной связи, выполненный на двойном триоде, катоды которого через катодный резистор подключены к минусовому выводу источника питания усилителя обратной связи, входы которого подключены к сетевым выводам, а плюсовой вывод соединен с катодом тетрода, источник опорг ного напряжения - стабилитрон, катод которого соединен с катодом тетрода, а анод - с управляющей сеткой инвертирующего каскада двойного триода и через первый балластный резистор с минусовым выводом высоковольтного выпрямителя и минусовым выходным выводом, второй балластный резистор, включенный между минусовым выводом источника питания усилителя обратной связи и анодом стабилитронного ограничителя напряжения, к которому подключены анодные резисторы двойного триода, переменный резистор,, включенный между катодом тетрода и минусовым выходным выводом, а подвижный контакт указанного резистора соединен с управляющей сеткой неинвертирующего каскада двойного триода и с конденсатором, другой вывод которого подключен к минусовому выходному выводу, причем анод инвертируюцего каскада двойного триода соединен с управляющей сеткой тетрода, ограничительный стабилитрон, подключенный катодом к катоду тетрода, ограничительный резистор, включенный между анодом ограничительного стаОилитрона и плюсовым выходным вкг.;с рм, токовый резистор, включенный между катодом тетрода и плюсовым выходным выводом Быходной конденсатор, включенный между катодом тетрода и мину@ совым выходным выводом, и тиристор, (/; подключенный v правляк цим электродом к аноду ограничительного стабилитрона, а катодом - к плюсовому выходному выводу, отл и чающийся тем, что, с целью повышения эффективности, в него введены трансформатор с двур-ш вторичными обмотками, мостовой выпpя o1тeль, первый и второй всп могательные источники питания, транзистор, первый и второй стабилитроны и токоограничительный резистор, при этом первичная обмотка трансформатора подключена к сетевым выводам, мостовой выпрямитель включен между ;с одним выводом первой вторичной обмотки трансформатора и объединенными первыми входами источника питания экранной сетки тетрода и первого вспомогательного источника питания, вторые объединенные входы которых подключены к другому выводу первой вторичной обмотки трансформатора, второй вспомогательный источник питания подключен к аторой вторичной обмотке трансформатора, плюсовой и минусовой выводы первого вспомогательного источника питания подключены соответственно к катоду стабилитронного ограничителя напряжения и к

Изоб-ретение относится к электроTlexHHKe и может быть использовано дал питания различных устройств высковольтным стабилизированньм напряжением.

Известно устройство для стабилизации высокого напряжения,. содержаmtee высоковольтный выпрямитель, регулирующий элемент, усилитель обратнЬй связи и узел защиты на электров&куумных приборах

Известное устройство с защитой н|а высоковольтных электровакуумных приборах малоэффективно, требует дополнительных высоковольтных электрЬвакуумных элементов.

Наиболее близким по технической с щгюсти к пре,д;яагаемому является высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий источник высоковольтного напряжения постоянного тока, регулирующий элемент - высоковольтный тетоод, усилитель обратной связи - балансный усилитель, собранный на двойном триоде, источник опорного напряжения высоковольткый стабилитрон, цепь отбора - резисторный делитель, источник питания обратной связи, ограничительный стабилитрон с балластным резистором, резистор-датчик тока, тиристор, источник питания экранной сетки 2.

В известном стабилизаторе при срабатывании защиты происходит закорачивание экранного напряжения при помощи тиристора. При высоко-вольтном экранном напряжении необходимо применение высоковольтных тиристоров. В настоящее время выпускаются тиристоры средней мощности иа рабочее напряжение до 800 В. Для создания надежной работы тиристора во включенном состоянии необходимо через него.пропустить ток больше тока удержания. Для тиристоров такого типа ток удержания лежит в пределах 300-500 мА. Следовательно, и выпрямитель, и трансформатор, и гасящее сопротивление, включенное между плюсом выпрямителя экраннозго напряжения экранной сеткой регулируивдей лампы и анодом тиристора, должны быть рассчитаны на этот ток. Так при экранном напряжении 1200 В трансформатор, выпрямитель и балансный резистор должны быть рассчитаны каждый на мощность не менее 360 Вт, в то время как рабочая мощность, потребляемая от экранного выпрямителя, составляет для ламп типа ПП10,5/10 не более 12 Вт. Применение других тиристоров, как например, типа КУ201Л, понижает мощность, на которую должен быть рассчитан трансформатор только до 120-150 Вт, но в этом случае последовательно должно быть включено от 6 до 7 шт. тиристоров, так как максимальное рабочее напряжение, допустимое на такой тип тиристоров, не более 300 В. Это приводит к значительному усложнению схемы включения, тиристоров и к ненадежностиих в работе вследствие значи г тельного разброса времени включения тиристоров, что часто в таких цепочках последовательно включенных тиристоров приводит к их пробою. Указанные недостатки снижают эффективность стабилизатора, выполненного на тетроде с высоковольтным питанием экранной сетки.

Цель изобретения - повышение эффективности .

Поставленная цель достигается тем что в высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий высоковольтный выпрямитель, подключенный входами к сетевым выводам, регулирующий тетрод- преимущественно с высоковольтным питанием экранной сетки, анод которого соединён с плюсовым выводом высоковольтного выпрямителя, источник питания экранной сетки тетрода, подключенный плюсовым и минусовым выводсши соответственно к экранной сетке и к катоду , балансный усилитель обратной связи, выполненный на двойном триоде, катоды которого через катодный резистор подключены к минусовому выводу источника питания усилителя обратной связи, входы которого подключены к сетевым выводам, а плюсовой вывод которого соединен с катодом тетрода, ксточник опорного напря жения - стабилитрон, катод которого соединен с катодом тетрода, а анодс управляющей сеткой инвертируюспего каскада двойного триода и через первый балластный реэстор. - с минусовым рыволом высоковольтного выпрямителя и минусовым выходны t выводом, второй балластный резистор, включенный между минусовым выводом источника питания усилителя обратной связи и анрдом стабилитронного ограничителя напряжения, к которому подключены анодные резисторы двойного триода, паременный резистор, включенный между катодами тетрода и минусовым выходным выводом, а подвижный контакт указанного резистора соединен с управляющей сеткой неинвертирукнцего каскада двойного триода и с конденсатором, другой вывод которого подключен к минусово1 1у выходному выводу, причем анод инвертирующего каскада ДВОЙНОГО триода соединен с управляющей сеткой тетрода, ограничительный стабилитрон, подключенный катодом к катоду тетрода, ограничительный резистор, включенный между анодом ограничительного стабилитрона и плюсоБыг выходным выводом, токовый резистор, включенный между катодом тетрода и плюсовым выходным выводом, выходной конденсатор, включенный между катодом тетрода и минусовым выходным выводом, и тиристор, подключенный управляющим электродом к аноду ограничительного стабилитрона, а катодом - к плюсовому выводу, введены трансформатор с двумя вторич ными обмотками, мостовой выпрямитель первый и второй вспомогательные источники питания, транзистор, первый и второй стабилитроны и токоограничи тельный резистор, при этом первичная обмотка трансформатора подключена к сетевым выводам, мостовой выпрямител включен между одним выводом первой вторичной обмотки трансформатора и объединенными- первыми входами источника питания экранной сетки тетрода и первого вспомогательного источника питания, вторые объединенные вхо ды которых подключены к другому выводу первой вторичной обмотки транс форматора, второй вспомогательный источник питания подключен к второй вторичной обмотке трансформатора, плюсовой и минусовой выводы первого вспомогательного источника питания подключены соответственно к катоду стабилитронного ограничителя напряжения и к катоду тетрода, минусовые выводы мостового выпрямителя и второго вспомогательного источника питания подключены к плюсовому выход,ному выводу, транзистор-коллектором и эмиттером, а первый стабилитрон катодом и анодом подключены соответственно к плюсовому и NmHycoBOMy В11БОдам мостового выпрямителя, а база транзистора подключена к аноду второго стабилитрона, катод которого соединен с анодом тиристора и через токоограничнтельный резистор - с плюсовым выводом второго вспомогательного источника питания. На чертеже представлена функциоНсипьная схема высоковольтного стабилизатора напряжения постоянного тока. Высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока содержит высоковольтный выпрямитель 1, источник 2 питания усилителя обратной связи, входы этих источников питания подключены к сетевому напряжению, тетрод 3, анод тетрода 3 подклЪчен к плюсу выхода источника 1 питания, а катод - к плюсу выхода источника 2 питания, резистор 4 включен между катодом тетрода 3 и плюсовым выходом стабилизатора, конденсатор 5, включенный между катодом тетрода 3 и минусовым выходным выводом .стабилизатора, стабилитронный источник опорного напряжения на стабилитроне 6, катодом подключенный к катоду тетрода 3, а анодом через первый балластный резистор 7 - к минусовому выводу источника 2 питания, двойной триод 8, в аноды которого включены резисторы 9 и 10, а в катоды, соединенные между собой, включен катодный резистор 11, который другим контак том подключен к минусовому выходу источника 2 питания, управляющая сетка двойного триода 8 (инвертирующий каскад-резистор 10 подключена к аноду стабилитрона 6, а анод этого каскада соединен с управляющей сеткой тетрода 3, переменный резистор 12. включен между катодом тетрода 3 и минусовым выходным выводом стабилизаТора, подвижный контакт этого резистора подключен к управляющей сетке ДВОЙНОГО триода (неинвертирующйй каскад), между этой сеткой и минусовым выходным выводом стабилизатора включен конденсатор 13, тиристор 14, катодом подключенный к плюсовому выходному выводу стабилизатора, резистор 15, включенный между управляющим электродом тиристора 14 и его катодом, ограничительный стабилит - рон 16, включенный между управляющим электродом тиристора 14 и катодом тетрода 3, причем катод стабилитрона 16 подключен к катоду тетрода Зг источник 17 экранного напряжения, плюсовым выводом подключенный к экранной сетке тетрода 3, первый вспомогательный источник 18 питания, минусовой вывод этого источника питания соединен с минусовым выводом источника 17 питания и подключен к ка. тоду тетрода 3 (вхолы источников питания 17 и 18 соединены| , стабилитрон-ограничитель 19 напряжения, катодом подключенный к плюсовому выходу источника 18 питания, а анодом к резисторам 9 и 10, второй балластКб1тй резистор 20, одним выводом подключенный к катоду стабилитрона 19, а другим выводом - к минусовому вывду источника 2 питания, трансформатор 21, первичная обмотка которого подключена к сетевому напряжению, мфстовой выпрямитель 22, входные выводы которого включены между одним из выводов вторичной обмотки трансформатора и входными выводами источников 17 и 18 питания, второй вывод этой вторичной обмотки траснформатора 21 соединен с другими входными выводами источников 17 и 1 питания, транзистор 23, коллектором подключенный к плюсовому выводу вып рямителя 22, а эмиттером к минусовому выводу выпрямителя 22, первый стабилитрон 24, подключенный паргшлельно выходу выпрямителя 22, причем катодом - к плюсовому выводу этого выпрямителя, второй вспомогательный источник мостовой выпрямитель 25, входными выводами подсоединенный к второй вторичной обмотке трансформаTQpa 21, минусовой вывод выпрямителя 25 соединен с минусовым выводом выпрямителя 21: и соединен с катодом тетрода 3, токоограничительный резистор 26, одним выводом соединенный с плюсовым выводом выпрямителя 25, а другим - с анодом тиристора 14, второй стабилитрон 27, катодом соединенный с анодом тиристора 14, а анодом - с базой транзистора 23.

Стабилизатор работает следующим образом.

При подаче сетевого напряжения на всех источниках питания появляются нормальные рабочие напряжения. Стабилизатор работает как обычный стабилизатор напряжения постоянного тока. Транзистор 23 полностью открыт, так как через базу транзистора пропущен ток,-равный току Hact-лцения, При возникновении тока нагрузки выше допустимой , на резисторе 4 возникает напряжение, равное пробивному напряжению стабилитрона 16, и через управляющий электрод тиристора 14 начинает протекать ток, тиристор 14 включается и закорачивает

промежуток катод стабилитрона 27 эмиттер транзистора 23. Ввиду малого падения напряжения на тиристоре 14 по сравнению с пробивным напряжением на стабилитроне 27 происходит обесточивание базы транзистора 23 - транзистор 23 запирается. Это приводит к тому, что на входах источников 17 и 18 питания пропадает переменное напряжение, что в свою очередь приводит к пропаданию экранного напряжения и выходного напряжения на источнике 18 питания, Это приводит к тому, что катод стабилитрона 19 оказывается как бы привязанным к катоду тетрода 3. Падение напряжения на стабилитроне 19 через резистор 10 автоматически передается на управляющую сетку тетрода 3. Происходит полное запирание тетрода 3. Повторное включение можно произвести только выключением сетевого напряжения.

Применение предлагаемого стабилизатора напряжения по сравнению с прототипом дает значительный выигрыш в габаритах для регулирующих ламп тетродов с большим экранным напряжением. Так для стабилизатора напряжения постоянного тока с выходным напряжением 6000 В и током нагрузки 0,5 А необходимо в качестве регулирующего элемента применить две лампы типс1 ПП1-0,5/10. Для нормальной работы этих ламп необходимо экранное напряжение 800-1200 В.

При применении защитного устрюйства по прототипу при питающем напряжении 220 В, 400 Гц объем источника экранного напряжения вместе с защитным устройством будет занимать 6000 см(трансформаторШЛ25 32 1096 см 6 шт.резисторов типа ПЭВ-1004100 см и остальные элементы занимают примерно 1000-1500 см . При применении защитного устройства по изобретению необходима установка двух трансформаторов типа ШЛ12х1б и транзистора типа 2Т908А, что вместе с остальными элементами схемы питания экранного напряжения и схемы защиты займет объем 1300-1600 см, т.е, выигрыш в занимаемом объеме получается в 3,5-4 раза.

Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению с известным повышает эффективность высоковольтного стабилизатора.