Стабилизатор напряжения переменного тока Советский патент 1976 года по МПК G05F1/44 

(54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к вторичным иогочникам электропитания устройств, предъявляющих требование нарастания тока при вклчении, например, подогревателей катодов мощных электронных ламп.

Стабилизаторы, используемые для питания таких устройств, должны обеспечивать в ряде случаев автоматическое плавное, в гечение долей или единиц секунд, нарастание напряжения или тока нагрузки до заданкого стабильного номинального значения, начиная с момента включения. Этим хфедот вращается возможное разрушение подогревателей катодов электронных ламп электродинамическими усилиями, возникающими при бросках, тока в момент подачи полного напряжения накала скачком (сопротивление холодного подогревателя обычно в 10 - 20 раз меньше, чем горячего, что и BBJзьшает появление бросков тока),

Известны стабилизаторы напряжения переменного тока, не обеспечивающие плавного нарастания напряжения или тока нагруэки до номинала при включении. Более того, переходный процесс установления напряж&ния или тока до номинала может иметь затухающий колебательный характер, так что в некоторые интервалы времени ток или напряжение нагрузки могут превышать номинал 1, 21.

Известен стабилизатор, обеспечивающий плавное автоматическое нарастание выходного переменного напряжения на нагрузке и затем поддержание постоянства заданного его номинального значения. Такой стабилизатор является прототипом предлагаемого изобретения ГЗ. Он содержит регулирующий элемент с блокомфазоимпульсного управления включенный в сдть переменного тока последовательно с нагрузкой, фазосдвигающую цепь подключенную параллельно регулирующему элементу и состоящую из диода, резистора, конденсатора, двух транзисторов разного типа проводимости (p-ti-p ип-р-т), резисторов и стабилитрона, а также переключающий элемент, генератор импульсов запуска, вьшрямитель и измерительный орган. Кроме того, имеется вакуумный диод, включенный через резистор последовательно между базой первого и эмиттером второго транзисторов. Подогреватель катода диода питается от вторичной обмотки вспомогательного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к сети переменного тока, В этом стабилизаторе работа блока, обео печивающего плавное нарастание выходного тока при включении, основана на том, что в момент включения диод еще не накален, вследствие чего регулирующий элемент заперт. По мере разогрева катода диода его сопротивление уменьшается, фазовый угол отпирания регулирующего элемента плавно изменяется, и вькодной ток плавно нарастает. Однако при кратковременном перерыве в подаче напряжения сети или повторном включении катод диода не успевает в достаточной мере охладиться, В результате плавное нарастание напряжения на нагрузке при повторном включении обеспечено не будет. Таким образом, основной недостаток такого стабилизатора состоит в том, что не обеспечивается плавное нарастание тока нагруэки при повторных включениях или кратковременных перерывах в подаче питающего переменного напряжения сети. Цель изобретения - повышение надеж1юсти за счет плавного нарастания тока нагруз ки при повторных включениях Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе напряжения переменного тока, содержащем ключевой регулирующий элемент, включенный последовательно с нагрузкой и соединенный с устройством фазо импульсного управления, включающим, фазосдвигающую цепь, состоящую из первого и второго транзисторов разного типа проводимости, коллекторы которых через конденсатор соединены со входным зажимом, через резисторы подключенным к эмиттеру и базе второго транзистора типа п -р-т), соединенной с выходом измерительного органа, вспо могательный трансформатор питания, и элемент, обеспечивающий плавное нарастание выходного тока при включении стабилизатора, подключенньш между базой первого и эмиттером второго транзисторов фазосдвиг ющей цепи, блок, обеспечивающий плавное нарастание выходного тока при включении устройства, вьшолнен в виде МДГЪ-транзистора, исток которого соединен с базой первого транзистора, сток через резистор noftключен к эмиттеру второго транзистора, параллельно цепи затвора включены кондекн сатор, цепь эмиттера дополнительно введе ного однопереходного транзистора и через резистор первый выпрямитель, подключенный ко вторичной обмотке вспомогательного тран сформатора, при этом второй вьшрямитель, подключенный к той же обмотке, шунтирова ный конденсатором, через резистор подключен ко второй базе однопереходного транаис тора. На чертеже изображена схема предлагаем мого стабилизатора. Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1 с импульсно-фазовым управлени- ем, например, в виде тиристора, включенньй в сеть переменного тока последовательно с нагрузкой 2, фазосдвигающую цепь, подклкиченную параллельно регулирующему элементу 1 и состоящую из диода 3, резистора 4, конденсатора 5, транзисторов 6 и 7 разного типа проводимости (п-р-п и р-п-р соответственно), резисторов 8 - 12 и стабилитрона 13, Переключающий элемент 14 и генератор 15 импульсов запуска могут быть выполнены ка основе каких-либо известных схем, например с применением однопереходного транзистора. Измерительный орган 16 также может быть выполнен на основе и&вестных схемных решений, например с применением вакуумного диода насыщения, Вьгпрямитель 17 используется для питания элементов 14 и 15, Кроме того, имеется МДП-транзистор 18, сток которого подключен к базе транзистора 7, а исток - к резистору 10 через резистор 19, затвор соединен с конденсатором 20 и цепью эмиттера однопереходного транзистора 21 и через резистор 22 с первым выпрямителем (диод 23 в цепи обмотки 24 вспомогательного трансформатора 2.5), К цепи второй базы однопереходного транзистора 21 через резистор 26 подключена параллельная Р С-цепочка на резисторе 27 и конденсаторе 28 с постоя ной времени, существенно меньшей, чем постоянная времени RC-цепочки на резисторе 22 и конденсаторе 20, Цепочка на резисторе 27 и конденсаторе 28 подключена к выходу второго выпрямктеля (диод 29, обмотки 24, 20 трансформатора 25), Входы обоих выпрямителей (обмотка 31) подключены к питающей сети переменного тока. Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом, В начальный момент времени после включения сети конденсатор 20 разряжен, напряжение между первой и второй базами транзистора 21 существе но больше, чем напряжение на его эмиттере, и транзистор 21 в результате заперт, МДГЬ-транзистор 18 ввиду того, что на его затворе напряжение близко к нулю, представляет собой значительное сопротивление. По этой причине транзистор 7 оказьшается практически запертым, и конденсатор 5 фа- зосдвигающей цепи не заряжается, В этих условиях переключающий элемент 14 и ген ратор 15 не срабатьюают, регулирующий элемент 1 заперт, и напряжение на нагруэке 2 близко к нулю. По мере заряда конде сатора 20 через резистор 22 от первого вьшрямителя (диод 23 и обмотка 24), напряжение на затворе транзистора 18 увеличивается, и транзистор 18, следовательно, транзистор 7, отпираются. Конденсатор 5 начинает заряжаться по мере отпирания транзисторов 18 и 7 все быстрее. Напряжение на нем все быстрее будет достигать напряжения переключения элемента 14. В результате фазовый угол отпирания генератора 15 импульсов и, соответственно, ре гулирующего элемента 1 постепенно уменьшается. Напряжение на нагрузке 2 будет постепенно увеличиваться до тех пор, пока не закончится заряд конденсатора 20 с одной стороны, и пока не будет достигнута заданная величина стабильного выходного напряжения на нагрузке 2 с другой. После этого МЛП-транзистор 18 и связанные с ним элементы на работу стабилизатора уже не влияют. Стабилизация номинального напряжения на нагрузке 2 обеспечивается следующим образом, В течение положительного полупериода напряжение сети, пока регулирующий элемент 1 заперт конденсатор 5 заряжается через диод 3, резисторы 4 и 12 и тран зистор 7 до напряжения переключения элемента 14. Напряжение заряда ко еоденсатора 5 стабилизировано с помощью стабилитро- на 13. Если выходное напряжение стабилизатора на нагрузке 2 и, следовательно, напряжение рассогласования, поступающее на базу транзистора 6 от выхода измерительного органа 16, возрастают под действием дестабилизирующих факторов, (относительно заданного номинала), то транзистор 6 приоткрывается, а транзистор 7 подзапирается, Последнее происходит вследствие увеличения падения напряжения на резисторе 8, связанном через резисторы 1О и 19 и открытый МДП-транзистор 18 с базой транзистора 7. В результате скорость нарастация напряжения на конденсаторе 5 уменьшается. Следовательно, фазовый угол включе ,т ния элемента 14, генератора 15 и регулирующего элемента 1 возрастает, а напряжение на нагрузке 2 соответственно уменьша- Аналогичным образом происходит обработ ка рассогласования при уменьшении выходного напряжения относительно номинала, Обеспечение плавного нарастания напряжения на нагрузке при повторных включени ях питающей сети достигается следующим образом. При выключении сети напряжение базами однопереходного транзистора 21 спадает быстрее, чем напряжение на его эмиттере в силу малости постоянной времени R С-цепочки на резисторе 27 и конденсаторе 28 по сравнению с постоянной вре™ мени R С цепочки на резисторе 22 и конденсаторе 20, В результате эмиттерный переход транзистора 21 отпирается и через него и токоограничивающий резистор 32 происходит быстрый разряд конденсатора 20, При повторном включении процесс нарастания напряжения на нагрузке протекает плавно, как было описано выше, благодаря нуле- вым начальным условиям на конденсаторе 2О. Таким образом, положительный техпико-экономический эффект от использо&ания предлагаемого стабилизатора заключается в том, что в отличие от прототипа в кем обеспечивается плавное нарастание Iiaпpяжeния на нагрузке при повторных включениях, длительность процесса нарастания может устанавливаться различным путем выбора величины постоянной времени заряда кон™ денсатора 20 в цепи затвора МДП-транзис тора 18s Кроме того, за счет использова-ния полупроводниковых приборов вместо вакуумного диода (в качестве элемента, обеспечивающего в прототипе плавное нарастание тока), достигается увеличение срока служ бы. Формула изобретения Стабилизатор напряжения переменного тока, содержащий ключевой регулирующий элемент, включенный последовательно в выходную цепь стабилизатора и соединенный с фазосдвигающей цепью, состоящей из первого и второго транзисторов разного типа проводимости, коллекторы которых через конденсатор соединены со входньм зажимом, через резисторы подключенным к эмиттеру и базе второго транзистора типап-р-п-, соединенной с вькодом измерительного органа, вспомогательный трансформатор и блок, обеспечивающий плавное нарастание ... выходного тока при включении ста били за- тора, подключенный между базой первого и эмиттером второго транзисторов фазосдвигающей цепи, отличающийс я тем, что, с целью повьпнения надежности за счет плавного нарастания тока .нагрузки при повторных включепиях, блок, обеспечивающий плавное нарастание выходного тока при включении стабилизатора, выполнен в виде МДП-транзистора, исток которого соединен с базой первого транзио

тора, сток через резистор подключен к эмиттеру второго транзистора, параллельно цепи затвора включены конденсатор, цепь эмиттера однопереходного транзистора и через резистор первый выпрямитель, nofbключенный ко вторичной обмотке вспомогательного трансформатора, при этом второй вьшрямитель, также подключенный ко вторичной обмотке вспомогательного траноформатора и шунтированный конденсатором.

через резистор подключен ко второй базе однопереходного транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

3.Авт.св. № 428367 по кл. G 05 1/20 от 1972 г.