Тиристорный фазовый стабилизатор напряжения Советский патент 1993 года по МПК G05F1/573 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, как стабилизированный источник питания в автоматике и радиотехнике.

Цель изобретения - повышение к.п.д. путем увеличения выходного напряжения при обеспечении мягкого запуска и повышения надежности путем повышения эффективности защиты от к.з.

На чертеже приведена электрическая схема тиристорного фазового стабилизатора.

Бестрансформаторный тиристорный стабилизатор напряжения содержит двух- полупериодный выпрямитель 1 сетевого переменного напряжения, регулирующий тиристор 2, фильтрующий емкость 3; стабилитрон 4, включенный между выходными шинами последовательно с резистором 5, последовательную RC-цепь б и 7, включенную между базой транзистора 8 и анодом тиристора, соединенными через токоогра- ничивающий резистор 9 с плюсом входного выпрямителя, резистор 10, соединенный через емкость 11 с минусом входного выпрямителя и через динистор 12 с базой транзистораЗ, резистор 13 через емкость 14 соединен с базой транзистора, диод 15, датчик тока 16, детектор импульсов 17, третья последовательная Р С цепь 18 и 19, подключенная к управляющему электроду тиристора и эмиттеру транзистора, токоограничивающий резистор 20, резисторы 21 и 22, резистор 24, шунтирующий выпрямитель, резисторы 25 и 26, диод 27 шунтирует эмиттерный переход транзистора 8 в обратном направлении.

Схема работает следующим образом. Переменное синусоидальное напряжение поступает на выпрямительный мост 1, на выходе которого обеспечивается наличие полусинусоид удвоенной частоты напряжения сети, Каждую полусинусоиду можно разделить на два равных по времени участка - участок нарастания и участок спада напряжения. На участке нарастания напряжения заряхсается конденсатор 6 и током его заряда открывается транзистор 8, который шунтирует динистор 12, в результате чего релаксатор импульсов запуска не генерирует.

При подаче сетевого напряжения на выход моста 1 заряжается конденсатор 14 по цепи: плюс моста, резистор 9, резистор 10, диод 15, конденсатор 14, переход база- эмиттер транзистора 8, резистор 22, минус выпрямительного моста. Процесс заряда конденсатора 14 служит для плавного изменения угла включения тиристора 2 в момент подачи сетевого напряжения на схему устройства. По окончании процесса заряда конденсатора 14 он практически перестает оказывать влияние на работу остальных элементов схемы. Резистор 13 имеет большой

номинал и конденсатор 23 не успевает разряжаться при паузах и полусинусоидах. Резистор 13 предназначен для разряда конденсатора 14 после включения сетевого напряжения. Разряд этого конденсатора 14

происходит по цепи: минус мост 1, резисторы 16, 5, 21, конденсатор 14, резисторы 13, 10, 9 и 21 плюс моста. Ток разряда этого конденсатора определяется высокоомными резисторами 13,10 и 24. После разряда, при

5 повторном включении сети, ток заряда вновь открывает транзистор 8, не допуская включения релаксатора при больших значениях напряжения полусинусоид. В результате этого напряжение на выходе плавно

0 растет.

На участке спада напряжения полусинусоид конденсатор 6 разряжается и в опреде- ленный момент времени транзистор 8 запирается, перестает шунтировать дини5 стор 12. Конденсатор 11 заряжается через резистор 10 до напряжения пробоя дини- стора 12. Динистор 12 пробивается и положительный импульс с эмиттера транзистора 8 отпирает тиристор 2 через конденсатор 19

0 и резистор 18. Подзаряжается фильтрующая емкость 3. Пробивается стабилитрон 4, и на резисторе 5 появляется напряжение. Это напряжение через резистор 21 подается на базу транзистора 8, в результате чего

5 транзистор запирается позднее, т.е. дольше шунтирует динистор 12. При уменьшении напряжения на выходе источника соответственно уменьшается потенциал на резисторе 5 и транзистор 8 запирается раньше,

0 т.е. импульс запуска формируется раньше. На участке нарастания напряжения полусинусоиды током, текущим через резистор 7 и конденсатор 6, открывается транзистор 8 и шунтирует динистор 12.

5 При коротком замыкании между выход- ными шинами импульсы с датчика тока детектируются детектором 17, подаются на базу транзистора 8 через резистор 21. Отпирание тиристора 2 при этом происходит при

0 малых значениях напряжения полусинусоид и не на каждом полусинусоиде. Токоограничивающий резистор 20, включенный последовательно с фильтровым конденсатором в составе детектора 17, нужен для ограниче5 ния тока через детекторный диод 17 при коротком замыкании на выходных шинах.

Резистор 24, показанный пунктиром, может быть включен для разряда конденсатора 6 в паузах полусинусоиды, если обрат- ный ток диодов моста 1 недостаточен.

Резистор 25, показанный пунктиром, может быть включен для дополнительной регулировки величины выходного напряжения источника. Резистор 26 шунтирует уп- равляющий электрод тиристора 2 по обратным токам р-n переходов.

Предлагаемое устройство обеспечивает более высокую надежность аппаратуры при высоких напряжениях по следующим причинам:

1. Предлагаемое устройство обеспечивает отсутствие возможности отпирания ти- ристора на участке возрастания напряжения полусинусоида в момент подачи напряжения сети.

2. При смене частоты питающей сети напряжение на выходе поддерживается на одном уровне, который определяется параметрами элементов схемы и стабилитроном 4, например, при переходе с сети 50 Гц на сеть 400 Гц.

3. Активные элементы схемы не подвергаются воздействию высоких напряжений и нагрузок.

Формула изобретения 1. Тиристорный фазовый стабилизатор напряжения, содержащий мостовой выпрямитель сетевого напряжения, регулирующий тиристор, силовой цепью включенный между положительным выводом мостового выпрямителя сетевого напряжения и выходным выводом, катодом - к выходному выводу, фильтрующий конденсатор и цепочка из последовательно соединенных стабилитрона и первого резистора, включенные между выходными выводами, катодом стабилитрона - к положительному выходному выводу, RC-релаксатор на динисторе, анод которого через второй резистор соединен с анодом регулирующего тиристора, и конденсаторе, включенном между анодом дий

нистора и отрицательным выводом мостового выпрямителя сетевого напряжения, транзистор, коллектор которого соединен с анодом дииистора RC-релаксатора, эмиттер

5 через третий резистор - с отрицательным выводом мостового выпрямителя сетевого напряжения, датчик тока нагрузки, включенный между змиттерной цепью транзистора и отрицательным выход10 ным выводом, при этом анод стабилитрона соединен с цепью базы транзистора и через четвертый резистор - с отрицательным выходным выводом, отличающийся тем. что, с целью

15 повышения КПД путем увеличения выходного напряжения при обеспечении мягкого запуска, в него введены три последовательных RC-цепочки и два диода, причем первая последовательная RC-цепоч20 ка включена параллельно динистору, вторая . - между базой транзистора и анодом регулирующего тиристора, третья - между эмит- тером транзистора и управляющим электродом регулирующего тиристора, пер25 вый диод включен параллельно резистору первой последовательной RC-цепочки, а второй - параллельно эмиттерному переходу транзистора в обратном направлении.

2. Стабилизатор по п. 1, о т л и ч а ю- 30 щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности пуУем повышения эффективности защиты от короткого замыкания, в него введен вспомогательный выпрямитель на диоде, фильтрующем конденсаторе и огра35 ничительном резисторе, причем диод анодом соединен с отрицательным выходным выводом, а катодом - с анодом стабилитрона и с одним из электродов фильтрующего конденсатора, другой электрод которого че40 рез ограничительный резистор соединен с отрицательным выводом мостового выпрямителя сетевого напряжения.

Область использования: для электропитания устройств автоматики и радиотехники. Сущность изобретения: устр-во содержит мостовой выпрямитель 1 сетевого напряжения, последовательный регулирующий тиристор 2, фильтрующий конденсатор 3, цепочку из последовательно соединенных стабилитрона 4 и резистора 5, включенную между выходными выводами, RC-релаксатор на динисторе 12 и конденсаторе 14. В устр-во введены три последовательных RC-цепочки и два диода. Это позволило повысить к.п.д. устр-ва путем увеличения выходного напряжения при мягком запуске. Кроме того, в устр-во может быть введен вспомогательный выпрямитель на диоде, фильтрующем конденсаторе и ограничительном резисторе. Это позволит повысить надежность устр-ва путем повышения эффективности защиты от к.з. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.