Стабилизатор напряжения Советский патент 1977 года по МПК G05F1/10 

Изобретение относится к элрктротехнихе и может быть испольэоваий в ис точниках электропитания, например аы- числительных маошн.

Известен стабилизатор напряжения, у которого регулирующий элемент включен в цепь переменного тока 1}.

Наиболее близким к изобретению является стабилизатор напряжения, содержаишй силовой трансформатор, в цепь первичной обмотки которого включен регулирующий элемент на двух последовательно соединенных.транзисторах-с. объединенньош эмиттерами и двух дие дах, шунтирующих коллекторйо-эмитте ные переходы этях тр иэисторов, и управляющий узел, . в.хрдом. подключенный К ВЫХОДНШ4 выводам

Недостатком известных. ст абилизатрров является низкий КПД и небольшая надежность.

Для повыиения КПД и надежности стабилизатора иапряжения/предлагаемый стабилизатор напряжения содержит силовой трансформатор, в цепь первичной обмотки которого включ ен регулирующий элемент на двух последовательно соединенных транзисторах с ,обг единёнными эмиттерами и двух диодах, шунтирующих доллекторно-змиттеоные переходы этиХ

транзисторов, и управляющий узел, вхо:дом подключенный к выходнь04 выводам, снабжен дополнительным трансформатором, первичная обмотка которого подключена ко входным выводам, по крайней мере одним аналогичным регулирующим элементом, включенным между точкой соединения основного регулирующего элемента с одним из входных выводов и соответствующей дополнительной отнайкой первичной обмотки силового трансформатора , н дополнительными :оп тронамипо числу регулирующих элементов, входные которой в виде : последовательнойцепочки подключены к выходу управляющего узда, а каждый выходной элемент дополнительных оптронов /включен в соответствующий регулирующий элемент между точкой соединения эмиттеров транзисторов и средним выводом одной из вторичных обмоток дополнительного трансформатора, крайние выводы которой через диоды соединены с базами этих транзисторов, причем входные элементы оптронов кроме одного, относящегося косновному регулирующему элементу, шунтированы дополнительными резисторами.

Функциональная схема стабилизато ра напряжения дана на чертеже.

Стабилизатор напряжения содержит регулирующие элементы 1-3, подключенные к отпайкам первичной обмотки силового трансформатора 4, выпрямитель 5, управляющий узел 6, который состоит обычно иэ усилителя, опорного источника делителя, подключенных к его выходу, входные светоэлементы 7-9 оптромов (обычно светодиоды), резисторы 10, 11, шунтнрующие светоэлементы 8, 9, трансформатор 12 с втopичн Jми обмотками в каждом регулирующем элементе. В регулирующем элементе 1 имеются диоды 13-16, транзисторы 17, 18, резисторы 19, 20, выходной линейный фотоэлемент 21 оптрона, (фоторезистор, фототранзистор), имеющий световую связь с светоэлементом 7 (светоэлементы 8 и 9 имеют световую связь с фотоэлементом оптронов в регулирующих элементах 2 и 3). Выпрямитель 5 может отсутствовать, если выходное напряжение стабилизатора - переменное. Диоды 13/ 14 служат для пропускания силбвого тока. Диоды 15, 16 - для защиты эмиттерных переходов транзисторов от пробоя обратным напряжение. Резисторы 19, 20 способствуют лучшему запиранию транзисторов. Диоды 15, 16 и резисторы 19,20 могут отсутствовать, если параметры примененных транзисторов допускают это.

Резистор 11 имеет меньшую величину сопротивления, чем резистор 10.

При максимальном значении входного напряжения прямоугольной формы работает регулирующий элемент 1, а регулирующие элементы 2 и 3 заперты. При этом транзисторь 17, 18 (каждый в свой полупериод) пропускают входной ток трансформатора 4, задерживая при этом на участке коллектор-эмиттер излишек напряжения сети. При уменьшении выходного напряжения стабилизатора управляющий узел 6 увеличивает ток через светоэлементы 7-9 оптронов, а связи с чем увеличивается интенсивность ихизлучения, проводимость выходного элемента 21, а в связи с этим и проводимость транзисторов 17, 18. Выходное напряжение возвращается к исходному значению. Ток через светоэлементы 8 и особенно через светоэле менты 9 при этом значительно меньше из-за шунтирующего действия резисторов 10 и 11, в связи с чем регулирующие элементы 2 и 3 заперты. При значительном уменьшении входного напряжения транзисторы 17 и 18 входят в режим насыщения. Одновременно из-за небольшого уменьшения выходного напряжения, выходной ток управляющего узла 6 увеличивается настолько, что увеличивается световой поток светоэлемента 8 отпирает транзисторы регулирующего элемента 2. Открытые каждый в свой пЬлупериод транзисторы 17

и 18 при зтом тока не пропускают изза изменившейся полярности приложенfioro к регулирующим элементу 1 напряжения , При дальнейшем уменьшении входного напряжения транзисторы регулирующего элемента 2 также насыщаются, и функции регулирования переходят к регулирующему элементу 3. Таким образом, потери мощности на регулирующем элементе уменьшены по сравнению с изве0стным стабилизатором во столько раз, сколько регулирующих элементов использовано (для приведенной схемы - в 3 раза). При синусоидальном входном напряжении в зависимости от быстродей5ствия контура обратной связи рег-улирующие элементы могут работать по очереди в течение каждого полупериода: при больших мгновенных значениях напряжения - регулирующий элемент 1, при

0 меньших - регулирующий элемент 2, 3. Уменьшение потерь мощности при этом еще больше. Увеличение надежности объясняется тем, что при выходе из строя (обрыве) элементов в регулирующем элементе 1 или 2, или обоих вмес5те стабилизатор продолжает функционировать с рассеянием на регулирующем элементе 3 большей мощности.

0

Формула изобретения

. Стабилизатор напряжения, содержащий силовой трансформатор, в цепь первичной обмотки которого включен регули5рующий элемент на двух последовательно соединенных транзисторах с объединенн(з1ми эмиттерами и двух диодах, шунтирующих коллекторно-эмиттерные переходы этих транзисторов, и управляющий узел, входом подключенный к выходным выводам, отличающийс я тем, что, с целью повышения КПД и надежности, он снабжен дополнительным трансформатором, первичная обмотка которого подключена ко входным выводам, по крайней мере одним аналогичным регулирующим элементом, включенным между точкой соединения основното регулирующего элемента с одним входных выводов и соответствующей дополнительной отпайкой первичной обмотки силового трансформатора, и дополнительными оптронами по числу регулирующих элементов, входные элементы которых в виде последовательной цепочки подключены к выходу управляющего узла, а каждый выходной элемент дополнительных оптронов включен в соответствующий регулирующий элемент между точкой соединеиия эмиттеров транзисторов и средним выводом одной из вторичных обмоток дополнительного трансформатора, крайние выводы которой через диоды соединены с базами этих транзисторов, причем входные элементы оптронов, кроме одного, относящегося к основному регулирующему элементу, шунтированы дополнительными резисторами..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Белопольский И,И., и др. Транзисторные стабилизаторы на повмовнны«, и высокие напряжения .. , Энергия 1971, р. 4-3.

2. Белопольский И.Н. и др. Транзисторные стабилизаторы на повышенные и высокие напряжения , М., Энергия 1971, с. 15, нис. 2-2В.

|Т

. 1

UL

J-(