Регулятор переменного напряжения Советский патент 1992 года по МПК H02M5/257 

(Л

С

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем ограничения пускового тока. В устройство введен дополнительный каскад 6 управления, содержащий регулируемое сопротивление 11 в виде полевого транзистора и времязадающую резисторно- емкостную цепь. После подключения к сети сопротивления канала полевого транзистора плавно уменьшаются. При этом изменяются параметры фазосдвигающей цепи релаксационного генератора 5 импульсов. Благодаря этому происходит плавное увеличения тока нагрузки устройства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

00

со ел

ю

Изобретение относится к области электротехники, может быть использовано в электротехнической промышленности, например, для регулировки яркости ламп накаливания и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 838693.

Известен регулятор переменного напряжения, содержащий включенный последовательно между источниками питания и нагрузкой регулирующий ключевой элемент, выполненный в виде тиристора, включенного в диагональ постоянного тока выпрямительного моста, симистор, анод и управляющий электрод которого подключены в диагональ переменного тока выпрями- тельного моста, и релаксационный генератор импульсов, вход которого подсоединен к диагонали постоянного тока выпрямительного моста.

Недостатком устройства при подключении его к источнику питания, если заранее с помощью подстроенного резистора была задана требуемая величина переменного напряжения на нагрузке, является отсутствие ограничения пускового тока нагрузки в момент подключения регулятора к источнику питания за счет плавного нарастания тока нагрузки.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Для достижения цели в регуляторе переменного напряжения введен дополнительный каскад управления, подключенный между фазосдвигающей цепочкой релаксационного генератора импульсов и положительным выводом выпрямительного моста, содержащий регулирующий элемент и вре- мязадающую резисторно-емкостную цепочку, для питания которой, постоянным напряжением введен нестабилизированный источник вторичного электропитания.

В качестве регулирующего элемента каскада управления используется полевой транзистор с индуцированным каналом п- типа, истоковая цепь которого связана с положительным выводом выпрямительного моста, стоковая цепь - с подстроечным резистором фазосдвигающей цепочки релаксационного генератора, а к затвору полевого транзистора подключен выход времязадающей цепочки, конденсатор которой связан с положительным выводом вы- прямительного моста и подключен к положительному полюсу источника вторичного электропитания, а резистор - соответственно к отрицательному полюсу упомянутого источника, подключенного своим входом к общему источнику питания.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема регулятора переменного напряжения.

Регулятор содержит включенный между

5 источником питания и нагрузкой, в качестве которой применена лампа 1 накаливания, регулирующий ключевой элемент, выполненный в виде тиристора 2, включенного в диагональ постоянного тока выпрямитель0 ного моста 3, симистор 4, анод и управляющий электрод которого подключены в диагональ переменного тока выпрямительного моста 3, релаксационный генератор 5 импульсов, управляющий работой тиристо5 ра 2 фазовым способом, цепь питания которого подсоединена к диагонали постоя иного тока выпрямительного моста 3, дополнительный каскад 6 управления, включенный между фазосдвигающей цепоч0 кой релаксационного генератора 5, образованный конденсатором 7 и подстроечным резистором 8, и положительным выводом выпрямительного моста 3. Релаксационный генератор 5 также имеет в своем составе

5 однопереходный транзистор 9 и резистор 10.

Дополнительный каскад 6 управления включает регулируемое сопротивление с входными и выходными выводами, в качест0 ве которого использован полевой транзистор 11с индуцированным каналом п-типа и времязадающую резисторно-емкостную цепь, образованную конденсатором 12 и резистором 13, которая запитана от выпрями5 теля 14. Истоковая цепь полевого транзистора 11 связана с положительным выводом выпрямительного моста 3, стоковая цепь - с подстроечным. резистором 8 фазосдвигающей цепочки релаксационного

0 генератора 5, а к затвору полевого транзистора 11 подключен выход времязадающей цепочки, конденсатор 12 которой связан с положительным выводом выпрямительного моста 3 и подключен к положительному вы5 воду выпрямителя 14, а резистор 13 - соответственно, к отрицательному выводу выпрямителя 14, подключенного своим входом к общему источнику питания.

Регулятор переменного напряжения ра0 ботает следующим образом.

Допустим, что ползунок подстроечного резистора 8 находится в крайнем нижнем положении. В исходном состоянии конденсатор 12 времязадающей цепи дополни5 тельного каскада управления 6 и конденсатор релаксационного генератора 5 разряжены. После подключения генератора к источнику питания, ток проходит через резистор 13 времязадающей цепи, заряжая

конденсатор 12 и увеличивая на нем напряжение. При достижении напряжением порогового уровня, полевой транзистор 11 открывается и через него начинает протекать ток, т.е. напряжение, прикладываемое между затвором и истоком, управляет током, проходящим в цепи исток - сток. Этот ток протекает через подстроечный резистор 8 релаксационного генератора 5 и заряжает конденсатор 7. По мере дальнейшего роста напряжения на конденсаторе 12, ток полевого транзистора 11, за счет уменьшения сопротивления его канала, возрастет. Конденсатор 7 продолжает заряжаться, его напряжение прикладывается к эмиттеру однопереходного транзистора 9. Как только напряжение на эмиттере достигнет некоторого критического значения, определенного характеристикой транзистора, транзистор 9 отпирается и конденсатор 7 разряжается через сопротивление эмиттер- ного перехода транзистора 9 и резистор 10. На резисторе 10 происходит падение напряжения, которое в качестве входного сигнала, в виде переднего фронта импульса, поступает на управляющий переход тиристора 2, последний открывается и замыкается диагональ выпрямительного моста 3 и, как следствие, происходит открывание си- мистора 4. Через лампу 1 накаливания протекает ток нагрузки до конца текущего полупериода переменного напряжения. По мере разряда конденсатора 7, напряжение на нем уменьшается до определенного уровня, и однопереходный транзистор 9 запирается, происходит спад управляющего импульса, тиристор 2 закрывается, соответственно закрывается симистор 4.

С началом следующего полупериода описанный процесс возобновляется, однако возрастание напряжения на конденсаторе 12 приводит к изменению параметров фазосдвигающей цепи, образованной конденсатором 7, подстроечным резистором 8 и полевым транзистором 9, т.е. уменьшается сопротивление канала полевого транзистора 11. Следовательно, изменяется фаза открывания тиристора 2, а также изменяется фаза открывания симистора 4.

Таким образом, каждый раз изменяется момент включения тиристора 2 и симистора 4 в течение последующих полупериодов питающего напряжения. Ток через лампу 1 плавно возрастает и достигает своего максимального значения при полном открытии полевого транзистора 11. Благодаря выпрямительному мосту тиристор 2 и симистор 4 работают каждый полупериод питающего

напряжения с момента начала работы релаксационного генератора 5.

Предлагаемый регулятор переменного напряжения обладает простой и надежной схемой.

Применение предлагаемого регулятора дает возможность осуществить плавный режим накала мощных радиоламп и кинескопов телевизоров, плавный запуск коллекторных двигателей переменного тока и т.д. Такие регуляторы могут быть использованы в различных электронагревательных приборах.

Потери на регулирующих элементах сведены к минимуму и обуславливаются потерями на полупроводниковых элементах при прохождении прямого тока.

Формула изобретения

содержащий регулируемое сопротивление с входными и выходными выводами, времяза- дающую цепь из резистора и конденсатора и выпрямитель, причем первый и второй выходные выводы регулируемого сопротивления включены последовательно с резистором фазосдвигающей цепи релаксационного генератора импульсов, первый входной вывод регулируемого сопротивления, первый вывод конденсатора времязадающей цепи и положительный выходной вывод выпрямителя подключены к положительному выводу источника питания фазосдвигающей цепи релаксационного генератора, отрицательный выходной вывод выпрямителя соединен с первым выводом резистора времязадающей цепи, второй вывод которого объединен с вторым выходным выводом регулируемого сопротивления и вторым выводом конденсатора

времязадающей цепи, а входные выводы выпрямителя соединены с выводами для подключения источника переменного напряжения.

тем, что регулируемое сопротивление вы- полнено в виде полевого транзистора с индуцированным каналом n-типа, исток и сток которого являются соответственно первым и вторым выходными выводами регулируемого сопротивления, а исток и затвор - соответственно первым и вторым входными выводами регулируемого сопротивления.