Высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1978 года по МПК G05F1/56 

Недостатком такого стабилизатора являетя то, что при изменении выходного напряжения от нуля до максимального значения в шиоком диапазоне токов нагрузки его КПД бует низок из-за того, что величина напряжения дополнительного источника фактически бует равна величине напряжения основного источника, а для согласования транзисторов предварительных составных регулирующих элементов (особенно при малых токах нагрузки) потребуется введение дополнительных источников Q смещения в базах составных транзисторов по количеству предварительных регулирующих элементов. Все это, а также нарушение равномерности распределения напряжения на предварительных регулирующих транзисторах из-за изменения рабочего тока баз транзисторов при ts изменении выходного напряжения и тока нагрузки значительно снижает надежность работы стабилизатора..

Целью изобретения является увеличение КПД и повышение надежности работы стабилизатора.

Эта цель достигается тем, что в высоковольтном стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем последовательный регулирующий транзисторный элемент, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя, постоян- 25 ного тока, вход которого подключен к выходу сранивающего узла, входом соединенного с выводами для подключения нагрузки, силовой выпрямитель, вход которого соединен с выводами для подключения к питающему источнику, вспомогательный источник, подключенный отрицательным полюсом к эмиттеру регулирующего транзисторного элемента, и фильтрующий конденсатор, соединенный одним из выводов в отрицательным полюсом силового выпрямителя, между силовым выпрямителем и регулирую- з5 щим транзисторным элемейтом последовательно включены п дополнительно введенных ти рнсторов, к каждому из которых параллельно подключен дополнительно введенный стабилитрон обратной по отношению к тиристору полярности, при этом управляющий электрод каждого из гиристоров через соответствующий ограничительный резистор и развязывающий диод подключен к положительному полюсу вспо могательного источника,, а фильтрующий коидеисатор другим выводом подключен к общей . точке цепи из указанных тиристоров и регулирующего транзисторного элемента.

Функциональная схема высоковольтного стабилизатора постоянного напряжения представлена на чертеже.

Стабилнзатор содержит регулирующий эле- 50 мент 1, усилитель постоянного тока 2, в цепи обратной связи, сравнивающий .узел 3, вспомогательиый источник питания 4, который отрицательным полюсом подключен к общей точг ке .регулирующего элемента 1 н нагрузки S, а положительным полюсом через развязывающие диоды ... 6п и ограничивающие резнсторь. 7 ... 7п - к управляющим электродам тиристоров 8 ... 8п.

Тиристоры 8 ... 8п последовательно соединены между сойой и включены между си.г1овым ад

выгтрямителем 9 и регулируюпгим элементом 1. Параллельно каждому тиристору подключен обратной полярностью полупроводниковый стабилитрон 10 ... 10п. Конденсатор 11 фильтра включен между обшей точкой последовательно включенных тиристоров 8 ... 8п i регулирующего элемента I и противоположньид полюсом стабилизатора.

Стабилизатор работает следующим образом

Выходное напряжение U регулируется линейным стабилизатором с псумощью элементов 3, 2, 1, напряжение на регулирующем элементе 1 является сигналом для управления тиристорами 8 ... 8п. С выпрямителя 9 на тиристор 8 .... 8п подается пульсирующее напряжение, величина которого рассчитывается обычным способом на максимальное выходное напряжение и стабилизатора.

Предположим, что на выходе стабилизатора необходимо получить напряжение U. При включении стабилизатора напряжение на конденсаторе фильтра 11 равно нулю и, следовательно, на регулирующем элементе 1 напряжение и 1 также равно нулю. Через управляющие электроды тиристоров 8 ... 8п протекает ток под действием напряжения (U4) дополнительного источника питания 4 и открывает тиристоры. Конденсатор 11 начинает заряжаться от выпрямителя пульсирующим напряжением.

Тиристоры в это время работают как диоды в выпрямителе с емкостной нагрузкой, т. е. с углом отсечки, величина которого уменьшается по мере заряда, конденсатора. Когда напряжение и 11 на конденсаторе 11 станет больше выходного напряжения U, то появится напряжение Ui на регулирующем элементе 1.

Ток через управляющие электроды тирнсгоров 8 ... 8п определяется из условия

. - U4-(U.+ U...,...)

J,

.rrr gf

где Us ..,, сумма 1 рямых падений напряжения на открытых тиристорах;

Rn.rr ограничивающий резистор п.-го

тиристора.

Из приведенной формулы видно, 4to с ростом Ui, J в тиристорах последовательно, начиная от выпрямителя 9, будет прекращаться, и они будут закрываться. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока Ui не будет равно U4 и не отключатся все тиристоры 8 ... 8п.

Поскольку теперь ток нагрузкн будет проходнть через параллельно включенные тиристорам стабилитроны, избыток напряжения выпрямителя упадет на упомянутых стабнлнтронах.

В установившемся режиме конденсатор II будет разряжаться через регулирующий элемент I на нагрузку 5 и, следовательно, напряжение У11 будет уменьшаться. Это приведет к включению описанным выще способом одного или несколькнх тнрнсторов, которые путем замыкания параллельно включенных им стабилитронов восполнят потерю напряжения на конденсаторе П. Процесс автоматически будет повторятьсй, поддерживая напрйженне на конденсаторе 11 постоянным при любых изменениях напряжения выпрямителя 9 или тока нагрузки стабилизатора. Таким образом, включение между выпрямителем и регулирующим элементом п последовательно соединенных тиристоров, к каждому ия которых параллельно обратной полярностью подключен полупроводниковый стабилитрон, позволяет резко снизить требования к величине напряжения и мощности дополнительного ис точника питания, исключить делители питания базовых цепей предварительных транзисторных регулирующих элементов и дополнительные источники смещения для составных транзисторов в регулирующем элементе, тем самым увеличить КПД и надежность работы высоковольтно го стабилизатора постоянного напряжения. Формула изобретения Высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий последовательный ре гулнрующий транзисторный элемент, управляющий вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, вход которого подключен к выходу сраннвающего узла, входом соеднненного с выводамн для подключения нагрузки, силовой выпрямитель, вход которого c()eдинeFl с выводами для подключения к питающему источнику, вспом()1ателы1ый источник, подключенный отрицательным полюсом к эмиттеру регулирующего транзисторного элемента, и фильтрующий конденсатор, соединенный одним из вуводов с отрицательным полюсом силового выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД и повышения надежности работы стабилизатора, между силовым выпрямителем и регулирующим транзисторным элементом последовательно включены п дополнительно введенных тиристоров, к каждому из которых параллельно подключен дополнительно введенный стабилитрон обратной по отношению к тиристору полярности, при этом управляющий электрод каждого из тиристоров через соответствующий ограничительный резистор и развязывающий диод подключен к положительному полюсу вспомогательного источника, а фильтрующий конденсатор другим выводом подключен к общей точке цепи из указанных тиристоров и регулирующего транзисторного элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Источникн электропитания на полупроводниковых приборах. Под ред. Додика С. Д. и др. М., «Советское радио, 1969, с. 346. 2.Обмен опытом в радиопромышленности № I, 1976, январь, с. 50.

/