Источник напряжения постоянного тока Советский патент 1976 года по МПК G05F1/46 

1

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны источники напряжения постояшюго тока 1 , содержащие трансформатор с постоянным чишом витков вторичной обмотки, вьшрямитель на неуправляемых диодах и схему стабилизации. Недостаток схем стабилизаторов напряжения с постоянным числом витков вторичной обмотки силового трансформатора заключается в необходимости создания большого запаса напряжения, подаваемого на вход схемы стабилизации, чтобы обеспечить ее нормальную работу при минимальных значениях первичного напряжеш1я трансформатора. Так как вторичное напряжение в этом случае не регулируется, то при достижении первичным напряжением значений, близких к максимально-допустимым, на вход схемы стабилизации начинает поступать напряжение, значительно превышающее необходимую для ее работы величину. Весь избыток напряжения выделяется на регулирующем элементе схемы стабилизации, через который к тому же проходит полный рабочий ток стабилизатора. В результате этого на регулирующем элементе рассеивается значительная мощность, соизмеримая с помощью, отдаваемой источником в нагрузку, что требует применения теплоотводящего радиатора больших размеров и веса. К.п.д. таких стабилизаторов не превышает обычно 0,5-0,6.

Известны также стабилизаторы напряжения, содержащие трансформатор с несколькими отводами во вторичной облютке и переключатель, с помощью которого осуществляется изменение напряжения, поступающего на вход выпрямите ля .выполненного на неуправляемых диодах 2.

Недостаток таких стабилизаторов заключается в низком быстродействш и значительном уровне пульсаций выходного напряжения.

Известны стабилизаторы напряжения с двумя регулирующими элементами 3, представл.чющие собой комбинацию стабилизаторов 11 и 2, обладающие высоким К.п.д. и быстродействием при малых пульсациях выходного напряже1гкя. О.днако они весьма сложны и имеют значительные габариты и вес.

Цель изобретения состоит в снижении габаритов и веса стабилизатора при одновременном повышении к.п. д.

Это достигается тем, что в стабилизаторе напряжения постоянного тока, содержащем силовой трансформатор и соединенные последовательно тиристорный и транзисторный компенсационный стабилизаторы напряжения, вторичная обмотка силового трансформатора снабжена отводами, соединенными с анодами тиристоров стабилизатора, катоды которых подключены к отрицательному входному зажиму компенсационного стабилизатора, а управляющие электроды соединены с выходами измерительных органов, тиристорного стабилизатора, через вьшрямитель подключенных к дополнительной обмотке силового трансформатора.

На чертех е приведена принципиальная электрическая схема предложенного источника напряжения постоянного тока.

Источник напряжения постоянного тока содержит трансформатор 1, имеющий первичную обмотку 2 и вторичные обмотки 3,4. Обмотка 4 снабжена отводами 5,6, соединенными с анодами тиристоров 7,8. Измерительные органы (показаны два из них) 9,10 соединены с управляющими электродами тиристоров 7,8 и включены параллельно через выпрямитель 11 к выходу обмотки 3. Транзисторный компенсационный стабилизатор 12 подключен к выходу управляемого выпрямителя на тиристорах 7,8 и питает нагрузку 13.

Источник напряжения постоянного тока работает следующим образом.

При подаче на вход стабилизатора, т.е. на первичную обмотку трансформатора 1 питающего напряжения минимально-допустимой величины навторичной обмотке 3 трансферматора 1 появляется напряжение такой величины, при которой транзисторы всех измерительных органов открываются, и на управляющие электроды всех тиристоров (на чертеже диоды 7 и 8) поступает отпирающий сигнал. Тиристор, на управляющем электроде которого присутствует постоянный управляющий сигнал, работает как обычный неуправляемый диод, т.е.в рассматриваемом случае осуществляет выпрямление переменного напряжения. В предлагаемой схеме, несмотря на наличие управляющего сигнала на всех тиристорах, открывается только тот из них, к которому в течение одного полупериода приложено прямое напряжение. Таким тиристором в данном случае является тиристор, подключенный к максимальному теслу витков вторичной обмотки трасформатора 1, т.е. тиристор 7, потому что к остальным в проводящий полупериод приложено напряжение, равное разности напряжений на катоде тиристора 7 и на анодах тиристоров, приложенное в обратном направлении. Напряжение на катоде тиристора 7, когд он открыт, примерно равно напряжению на его аноде и прьтещает напряжение на анодах остальных тиристоров, так как он подключен к отводу 6 от наибольшего числа витков вторичной обмотки 4 трансформатора 1, т.е. со всей обмотки. Число витков этой обмотки выбрано таким, при котором при подаче на первичную обмотку 2 трансформатора 1 минимально - допустимого питающего напряжения на вход стабилизатора 12 поступало бы

напряжение, достаточное для осуществления процесса стабилизации. Небольщие отклонения питающего напряжения отрабатываются стабилизатором 12, и на нагрузку 13 поступает стабилизированное напряжение.

Если питающее напряжение продолжает повыщаться, то в момент, обусловленный установленным порогом срабатьшапия измерительного органа 9, коллектор транзистора которого соединен с тиристором 7, происходат отключение управляющего сигнала с его управляющего электрода, в результате чего резко возрастает его сопротивление в обоих направлениях, и соответствующая часть витков вторичной обмотки 4 трансформатора 1 отключена. Функция вьшрямления переходит теперь к тиристору, подключенному к предыдущему отводу (,на чертеже отвод 5) вторичной обмотки 4 трансформатора 1. Напряжение, поступающее на вход стабилизатора 12, которое первоначально повыщается вмест с повыщаюгцимся первичным напряжением, в момент отключения тиристора 7 снижается до оптимальной величины за счет использования меньшего числа витков вторичной обмотки трансформатора 1.

При дальнейшем повышении питающего напряжения аналогичным образом будут поочередно срабатьшать остальные измерительные оргаш), порог срабатьшания которых установлен в расчете на более высокое напряжение, поступающее с выпрямителя 11. Таким образом, по мере повышения питающего напряжения будет отключаться все большее число витков вторичной обмотки трансформатора 1, обеспечивая подачу на вход схемы стабилизации примерно постоянного напряжения. Следовательно, при такой схеме допустим любой наперед заданный диапазон изменений питающего напряжения. При этом отпадает необходимость в подаче на вход стабилизатора 12 заведомо повышенного напряжения в расчете на значительные его изменения в зависимости от колебаний питающего напряжения. В предлагаемой схеме на регулирующем элементе достаточно создать запас напряжения, равный разности напряжений между соседними отводами вторичной обмотки трансформатора 1. Это позволяет резко сократить мощность, рассеиваемую на регулирующем элементе схемы стабилизации, что дает возможность уменьшить размеры и вес теплоотводящего радиатора - одной из наиболее громоздких деталей стабилизаторов.

В значительной степени повышается кл.д. стабилизатора при вьшолнении его по предлагаемой схеме, так как в нем просто не потребляется из сети энергия, которая в обычном стабилизаторе рассеивается на регулирующем элементе.

Формула изобретения

Источник напряжения постоянного тока, содержащий силовой трансформатор и соединенные пос