Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1979 года по МПК G05F1/58 H02M7/12 

ния которых подключен коллектор, дололнительно введенного ключевого транзистора, базой соединенного с дополнительно введенным источником управляющего напряжения.

На фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема предлагаемого стабилизатора; на фиг. 2 - эпюры напряжений.

Стабилизатор постоянного напряжения (фиг. 1) содержит регулирующий элемент 1 С импульсно-фазовым управлением (например, на тиристорах), включенный в питающую сеть переменного тока последовательно с нагрузкой, в виде выпрямителя 2, блок 3 импульсно-фазовото управления, состоящий из мостового выпрямителя 4, резистора 5, первого и второго транзисторов 6 и 7 разного типа проводимости (р-п-р и п-р-н) с резисторами 8 и 9 в цепях э.миттеров, а также времязадающий конденсатор 10. Элементы 4, 5, 6, 8 и 10 соединены последовательно и подключены к выходу мостового выпрямителя 4. Стабилитрон 11 подключен к месту соединения резисторов 5, 8 и 12. База транзистора 7 соединена с резистором 13 и выходом инвертирующего усилителя-преобразователя 14, вход которого связан с выходом выпрямителя 2. Параллельно конденсатору 10 подключен переключающий элемент 15, например, на однопереходном транзисторе. К базе транзистора 6 подключен через последовательно соединенные диод 16 и резистор 17 дополнительный источник 18 постоянного напряжения, причем к точке соединения диода Ьб с резистором 17 подключен коллектор транзистора 7. Место соединения коллектора транзистора 6 с конденсатором 10 через последовательно соединенные диод 19 и резистор 20 подключено к источнику 18 постоянного напряжения, соединения диода с резистором связана с коллектором ключевого транзистора 21. Его база подключена к источнику 22 управляющего напряжения, срабатывающего, например, при аварийном коротком замыкании.

Вход питания и выход блока 3 соединены с питающей сетью и управляющим входом регулирующего элемента 1 через трансформаторы 23 и 24.

Усилитель-преобразователь 14 может быть выполнен известным образом, например на основе соединенных последовательно делителя выходного напряжения выпрямителя 2 и дифференциального усилителя, к одному из входов которого подключен источник спорного постоя-нного напряжения.

Данный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом.

Переменное синусоидальное напряжение сети t/ceTi (фиг. 2а) преобразуется в пульсирующее напряжение f/n трапецеидальной формы (фиг. 26) с помощью мостового выпрямителя 4, подключенного к трансформатору 23, резистора 5 и стабилитрона И. Этим напряжением через резистор 8 и транзистор 6 осуществляется заряд конденсатора 10. Напряжение t/c на конденсаторе 10 имеет пилообразную форму и нарастает до величилы UK напряжения переключения элемента 15 (фиг. 20). В момент его срабатывания, соответствующий фазовому углу ее, на выходе переключающего элемента 15 вырабатывается импульс t/зап., поступающий через трансформатор 24 на управляющий вход регулирующего элемента 1 и вызывающей его отпирание (фиг. 2г). Эти

импульсы вырабатываются во время каждого полупериода сети, напряжение t/н на входе выпрямителя 2- имеет форму, показанную на фиг. 2д. Регулирование фазового угла а и, следовательно, выходного напряжения UQ стабилизатора (т. е. выходного напряжения выпрямителя 2) осуществляется путем изменения скорости нарастания пилообразного напряжения С/с, обеспечиваемого путем регулирования тока заряда конденсатора 10, протекающего через транзистор 6. Это регулирование обеспечивает стабилизацию .напряжения Lo. Достигается она следующим образом.

Пусть величина UQ под действием дестабилизирующих факторов, например, в виде увеличения питающего напряжения сети, получает пекоторое положительное приращение относительно заданного значения. Это вызывает появление на выходе инвертирующего усилителя-преобразователя 14 отрицательного приращения напряжения рассогласования и подзапирание транзистора 7, в результате ток через транзистор уменьшается. Уменьшается и.скорость нарастания напряжения Uc. Фазовый угол а увеличивается (фиг. 2г, е, штриховые линии, ) и соответственно уменьшаются напряжения f/ц и /о. Процесс отработки рассогласования продолжается до тех пор,

пока UQ не достигнет заданного номинала. Зашита транзисторов 6 и 7 от перегрузки по токам баз осуществляется следующим образом. В моменты времени, когда напряжение

Ни близко к нулю (фиг. 26), диод 16 заперт благодаря подаче .на его катод положительното напряжения И от источника 18 через резистор 17. Транзистор 6 при этом также за.перт, так как ток через резистор

12 не идет. Резисторы 17 и 9 выбраны так, что транзистор 7 работает в активном режиме с малым током базы. Затем, когда напряжение t/n превысит напряжение U на катоде диода 16, последний отпирается, через резистор 12 и транзистор 7 идет ток и транзистор 6 отпирается, чем и обеспечивается заряд конденсатора 10. Резисторы 8 и 12 выбраны так, что транзистор 6 работает в активном режиме с малым током

базы. В результате при отпирании транзистора 6 ток коллектора транзистора 7 возрастает незначительно, благодаря чему изменение нагрузки выходной цепи усилителя-преобразователя 14 за период напряжения сети оказывается незначительным. Это способствует увеличению его коэффициента усиления, и следовательно, коэффициента стабилизации.

Защита стабилизатора путем его отключения (например, при аварийном коротком замыкании выхода выпрямителя 2) достигается отпиранием ключевого транзистора 21 при подаче на его базу управляющего напряжения от источника 22 управляющего напряжения. При этом диод 19 отпирается и конденсатор 10 оказывается замкнутым почти накоротко через диод и насыщенный ключевой транзистор 21. Напряжение источника 18 выбирается так, чтобы при запертом ключевом транзисторе 21 диод 19 был всегда заперт, независимо от величины рабочего напряжения Uc на конденсаторе 10. Импульсы запуска (/зап. отсутствуют, регулирующий элемент 1 оказывается запертым, напряжения f/H и (/о равны нулю.

Благодаря диоду 19 и резистору 20 открытый ключевой тра.нзистор 21, как и транзистор 7, .работает в течение всего периода напряжения сети С/сети в режиме, близком к активному, с малым током базы. Это имеет место даже в моменты времени, когда i/n близко к нулю - в эти моменты ДИОД: 19 запирается, но ток коллектора не обращается в нуль, так как он замыкается через резистор 20 и источник 18 постоянного напряжения.

Таким образом, технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в повыщении коэффициента стабилизации и надежности путем облегчения режима работы транзисторов.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный последовательно

в одну из питающих щин регулирующий элемент, через первый выпрямитель соединенный с выходными выводами, которые подключены ко входу усилителя-преобразователя, выходом соединенного с базой первого транзистора блока импульсно-фазового управления, управляющего вторым транзистором блока импульсно-фазовОГО управления, в коллекторную цепь которого включей конденсатор, защунтированный переключающим элементом, выход которого связан с управляющим входом регулирующего элемента, причем эмиттер и коллектор второго транзистора, имеющего тип

проводимости, противоположный первому транзистору, через соответствующие резисторы и стабилитрон соединены- с выходом второго выпрямителя, входом связанного с входными выводами, отличающийся

тем, что, с целью повышения коэффициента стабилизации и повыщения надежности путем облегчения режима работы баз указанных транзисторов, стабилизатор снабжен источником постоянного напряжения,

подключенным к базе второго транзистора блока импульсно-фазового управления .через дополнительно введенные и соединенные последовательно первые резистор и диод, к точке соединения которых подключен коллектор первого транзистора, а к коллектору второго транзистора через дополнительно введенные и соединенные последовательно вторые резистор и диод, к точке соединения которых подключен коллектор дополнительно введенного ключев.ого транзистора, базой соединенного с дополнительно введенным источником управляющего напряжения.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 424129, кл. G 05F 5/00, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР № 339912, кл. G 05F 1/20, 1970.

fuiJ

ITzr ii

-Sf

fpui.l