УСИЛИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1968 года по МПК H03F3/14 

Известны усилители постоянного тока, содержащие генератор, выходной трансформатор, тиристор и коммутирующий конденсатор. Такие усилители конструктивно сложны и громоздки. Наличие большого количества деталей приводит при неблагоприятных климатических условиях к ощутимому дрейфу нуля и к выходу из строя термонеустойчивых элементов схемы.

Описываемый усилитель отличается от известных тем, что он выполнен на одном тиристоре, анод которого и одна из обкладок коммутирующего конденсатора через участок катод - анод диода и первичную обмотку выходного трансформатора подключены к положительному полюсу источника питания, а катод через дроссель с сердечником - к отрицательному полюсу источника и к другой обкладке конденсатора.

Указанная особенность позволяет увеличить коэффициент усиления по току и повысить надежность устройства. Предлагаемый усилитель постоянного тока на тиристоре с регулируемой скважностью является статическим устройством и может иметь на выходе значительную мощность и коэффициент усилений. Эти преимущества особенно заметны при низком входном напряжении питания (12, 24 и 27 в). На анод задающего релаксационного генератора схемы управления подается постоянное напряжение, которое регулируется переменным сопротивлением. По мере увеличения или уменьшения напряжения на аноде релаксационного генератора изменяется период релаксации, что приводит к изменению частоты следования импульсов управления (свойство релаксационного генератора), которое, в свою очередь, изменяет период инвертируемых импульсов при их постоянной деятельности.

Изменение периода инвертируемых импульсов приводит к изменению скважности и возрастанию среднего тока через нагрузку.

Таким образом, тиристорный усилитель перспективен тогда, когда требуется иметь статический аппарат достаточно большой мощности и небольших габаритов.

Одновременно с функцией усиления устройство может выполнить функцию преобразования постоянного тока из одного напряжения в другое.

На чертеже представлена принципиальная схема усилителя.

Усилитель постоянного тока представляет собой однотактный инвертор с задающим генератором, собранный по схеме релаксационного генератора. В состав усилителя входят нагрузка - сопротивление 1, выпрямитель на диоде 2 с фильтрующей емкостью 3 и импульсным трансформатором 4, неуправляемый диод 5, управляемый диод (тиристор) 6 с коммутирующим конденсатором 7 и дросселем малой индуктивности 8 для улучшения коммутации тиристора и блок управления 9.

Блок управления представляет собой релаксационный генератор, собранный на динисторе. Он содержит емкость, нагрузку и импульсный трансформатор для получения импульсов малой длительности, являющийся развязывающим звеном с усилителем мощности. Для изменения напряжения питания на аноде релаксационного генератора используется резистор.

При изменении частоты управления импульсов за счет изменения напряжения питания изменяются период колебаний релаксационного генератора и период инвертируемых импульсов, что в свою очередь приводит к изменению среднего тока нагрузки.

С увеличением частоты постоянная составляющая тока нагрузки увеличивается за счет сокращения паузы между импульсами. Таким образом, принцип регулирования тока нагрузки состоит в изменении скважности инвертируемых импульсов, а не их амплитуды.

Такой принцип усиления по постоянному току дает новый тип усилителей постоянного тока на тиристорах с регулируемой скважностью.

Однотактный инвертор является промежуточным звеном усилителя. Помимо блока инвертирования усилитель должен быть снабжен блоком управления и трансформатором с выпрямителем. При изменении напряжения, подаваемого на вход релаксационного генератора (блок управления), меняется частота тока управления, подаваемого на вход инвертора.

К блоку инвертирования с другой стороны подается постоянное напряжение, а на выходе блока ток имеет вид отдельных импульсов, разделенных паузами.

После трансформации и выпрямления ток на выходе имеет вид постоянного тока с импульсацией, величина которой определяется режимом инвертирования и величиной емкости фильтра на выходе усилителя.

При увеличении входного напряжения растет частота импульсов тока управления, уменьшается пауза между импульсами инвертированного тока и, как следствие, увеличивается постоянная составляющая тока на выходе усилителя. Таким образом, получается новый принцип усиления за счет изменения скважности инвертированного импульса тока.

Усилитель постоянного тока, содержащий генератор, выходной трансформатор, тиристор и коммутирующий конденсатор, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента усиления по току и повышения надежности, анод тиристора и одна из обкладок коммутирующего конденсатора через участок катод-анод диода и первичную обмотку выходного трансформатора подключен к положительному полюсу источника питания, а катод через дроссель с сердечником - одновременно к отрицательному полюсу этого же источника питания и к другой обкладке коммутирующего конденсатора.