Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1980 года по МПК G05F1/58 H02H7/12 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использ вано преимущественно для питания анодных цепей мощных генераторных ламп в передающих устройствах разли ного назначения. в основном авт.св. P 650069 описан стабилизатор постоянного напряжения, содержащий включенный последовательно в одну из питающих шин регулирующий элемент, через первый выпрямитель, соединенный с выходными выходами, которые подключены ко входу усилителя преобразователя, вых дом соединенного с базой первого транзистора блока импусно-фазового управления, управляющего вторым транзистором блока импульсно-фазового управления, в коллекторную цепь которого включен конденсатор,зашунтированный переключающим элементом, выход которого связан с управляющим входом регулирующего элемента, причем эмиттер и коллектор второго тра зистора, имеющего шины проводимости противоположный первому транзистору через соответствующие резисторы и стабилитрон соединены с выходом вто рого выпрямителя, входом связанного с входными выводами, источник пости янного напряжения, подключеннг й к базе второго транзистора блока им- пульсно-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 втррыегрезистор и диод, к точке соединения которых подключен коллектор дополнительно введенного ключевого транзистора, базой соединенного с дополнительно введенным источником управляющего напряжения 1. Цель в достижении защиты путем отключения с последующим гштоматическим повторным включением при одиночных кратковременных перегрузках и отключение без повторного включения при многократно повторяюшихся кратковременных перегрузках. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения источник управляющего напряжения содержит датчик тока, пороговый элемент, резисторы, ко мутирующий

транзистор,включенный по схеме с обшей базой, инвертирующий транзистор КС-цепочку, релаксационЕ{ый генератор на однопереходном транзисторе и две параллельные цепочки первая из которых состоит иэ последовательно соединенных резистора и тиристора, а вторая - из диода и конденсатора, причем датчик тока одним выводом подключен к отрицательному полюсу первого выпрямителя, а другим выводом - к общей шине, эмиттер коммутирующего транзистора подключен к общей шине через первый резистор и через последовательно соединенные пороговый элемент и указанный датчик тока, база подключена к общей 1иине через второй резистор, а коллектор подключен к базе инвертирующего транзистора, к общей шине через две параллельные цепочки и к полол ительному полюсу источника постоянного напряжения через третий резистор, коллектор инвертирующего транзистора подключен к базе ключевого транзистора и через четвертый регистр к общей шине/ а эмиттер через пятый резистор подключен к положительному полюсу источник постоянного напряжения подключенного к общей шине через RC-цепочку,средня точка которой подключена к эмиттеру однопереходного транзистора, первая база которого подключена к уггоавляющму электроду тиристора первой цепочк и через шестой резистор к общей шине, а вторая база подключена к средней точке второй цепочки через седьмой резистор.

Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема стабилизатора постоянного напряжения, а иа фиг. 2 - эпюры напряжений.

Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1 с импульсно-фазовым управленияем -(например, на симисторе включенный в питающую сеть переменного тока последовательно с нагрузкой в виде выпряглителя 2.. блок 3 импульсно-фазового управления, состоящий из мостового выпрям теля 4,резистора 5, первого и второго транзисторов 6 и 7 разного типа проводимость (р-п-р и п-р-п) с резисторами 8 и. 9в цепях эмиттеров, а также времязадающий конденсатор 10. Элементы 5 , б, 8 и 10 соединены последовательно и подключены к выходу вылрямителя 4. Стабилитрон 11 подключен к месту соединения резисторов 5, 8 и 12. Ваза транзистора 7 соединена с резистором 13 и выходом выпрямителяпреобразователя 14, вход которого свзан с выходом выпрямителя 2, Параллельно конденсатору 10 подключен переключающий элемент 15, например, на однопереходном транзисторе. К базе транзистора б подключен через последовательно соединенные диод 16 и

резистор 17 дополнительный источник

18постоянного напряжения, причем к точке соединения диода 16 с резистором 17 подключен коллектор транзистора 7, Место соединения коллектора транзистора 6 с конденсатором 10 через последовательно соединенные диод 19 и резистор 20 подключена к источнику 18; точка соединения диода

19с резистором 20 связана с коллектором ключевого транзистора 21, Его база подключена к источнику 22 управлягаиего 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 стабилизатора и дифференциального усилителя, к однокту из входов которого подключен источник постоянного опорного напряжения.

Источник управляющего напряжения 22 содержит коммутирующий транзистор 25 (п-р-п), включенный по схеме с общей базой; его эмиттер через пороговый элемент 26 {например, стабилитрон) соединен с общей шиной через датчик тока 27 и непосредственно .с общей шиной через резистор 28. База транзистора 25 соединена с общей шиной через резистор 29 с целью ограничения тока базы. Коллектор соединен с источником 18 через резистор 30 с базой инвертирую1цего транзистора 31 (р-п-р), включенного, по схеме с общим эмиттером и выполняющего функцию инвертора. Коллектор транзистора 31 (выход инвертора) соединен с базой ключевого транзистора 21 и, через резистор 32, с общей шиной; эмиттер транзистора 31 через резистор 33 соединен с источником 18,

К коллектору коммутирующего транзистора 25 подключены также две параллельные цепочки, первая из которьк состоит из последовательно соединенных резистора 34 и тиристора 35, а вторая - из последовательно соединенных диода 36 и конденсатора 37.

К точке соединения последних чере резистор 38 подключена вторая база однопереходного транзистора 39, первая база которого соединена с управляющим электродом тиристора 35 и резистором 40. Эмиттер транзистора 39 соединен с общей шиной и источником 18 через RC-цепочку, состоящую из резисторов 41, 42 и конденсатора 43.

Стабилизатор напряжения работает следующим образом. Если ток выпрямителя 2, протекающий через датчик 27 не превышает номинала, то падение напряжения Д1д на датчике оказывается меньше напряжения стабилизации -П,,-, порогового элемента 26 на стабилитроне. Стабилитрон заперт, транзисторы 25, 31 и тиристор 35 тоже заперты. Конденсатор 37 через диод 36 и резистор 30 заряжен до напряжения Е источника 18. Напряжение U между базами транзистора 39 примерно равно (R где Rg-g -сопротивление между базами R3Q сопротивление резистора 38 Напряжение U,, на эмиттер однопереходного транзистора 39 и на конден сатор 43 поступает от источника 18 через делитель напряжения, образован ный резисторами 41,42. Это напряжение выбирается из условия, предотвра щающего включение эмиттерного перехода и срабатывание релаксационного генератора э , где п коэффициент переключения транзистора 39, В результате транзистор 39 заперт по эмиттеру и напряжение на управляющем электроде тиристора 35 и резисторе 40 близки к нулю. Отметим, что сопротивление резистора 40 выбирается : Rg . При возникновении кратковременной перегрузки (от длительной пэрегрузки защита обеспечивается, например, с помощью плавкого предохранителя) отрицательное напряжение на датчике 27 превы1-1ает напряжение стабилизации U(x элемента 26, что вызывает отпирание транзистороБ 25, 31 и появление положительного напряжения на резисторе 32 и базе транзистора 21. Диод 19 отпирается и конденсатор 10 оказывается замкнутым почти накоротко через упомянутый диод и транзистор 21. Напряжение U, (фиг, 2 с) оказывается близким к нулю, и лпульсы запуска отсутствуют (фиг. 2 d) симистор 1 запирается, стабилизатор отключается и нагрузка обесточиваетс После этого стабилитрон 27 и тран зисторы 21, 25 и 31 вновь запираютс напряжения и. , , , Оц появляются вновь и в результате происходит автоматическое повторное включение стабилизатора спустя время, не меньшее, чем длительность полупериода напряжения сети , (.фиг. 2 а). Во время действия тока перегрузки напряжение на коллекторе транзистора 25 вследствие его отпирания становится меньше, чем Е и диод 36 запирается. Конденсатор 37 разряжае ся через резистор 38 и сопротивлен Rffg транзистора 39. Постоянная времени разряда Тр выбирается так, что бы за время действия тока перегрузк конденсатор 37 не успевал разрядить ся до такого напряжения, чтобы выпо нилось условие включения эмиттерного перехода транзистора 39 (когда станет Uj, К;,- ) . В результате эмиттеркый переход транзистора 39 остается запертым, остается запертым и тиристор 35. После повторного включения стабилизатора конденсатор 37 вновь дозаряжается через резистор 30 -и диод 36 от источника 18 до напряжения Е. Если будут происходит повторные пробои в нагрузке до того, как конденсатор 37 успеет полностью дозарядиться, то будут происходить вновь повторные отключения и включения несколько раз подряд. Напряжение на конденсаторе 37 будет с каждым разом уменьшаться до тех пор, пока не произойдет включение эм ггтерного перехода транзистора 39 и транзистора 35, Тиристор останется включенным благодаря протеканию тока через резисторы 30 и 34 от источника 18 (этот ток устанавливается болыуим, чем ток спрямления). В результате транзисторы 31 и 21 окажутся все время откоыTi-JMH, Стабилизатор будет необратимо отключен - автоматического повторного включения уже не будет. Количество повторных пробоев и временной интервал между ними, при которых обеспечивается описанное необратимое отключение, могут быть установлены путем выбора величин постоянных времени разряда и заряда конденсатора 37 с емкостью Cj р - 37 ) , I и, t чTj C,R,,,- R3e/(,g)f , где Я,д„ - сопротивление резистора 30. HTasc, технико-экономический эффект от использования предложения заключается в достижении защиты стабилизатора путем отключения с автоматическим повторным включением при одиночных кратковременных пробоях и отключение без повторного включения при многократно повторяю чихся пробоях (перегрузках). Это позволяет повысить эксплуатационную надежность особенно прииспользовании стабилизатора для питания анодных цепей мощных генераторных ламп в передатчиках, высокочастотных печа-х и т.п. Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряжения по aBT.cB.tf650069,0 т л и ч а ю1Д и и с я тем,что,с целью обеспечения защиты путем отключения с последующим автоматическим повторным включением при одиночных кратковременных перегрузках и отключении без повторного включения при многократных перегрузках, источник управляющёго напряжения содержит датчик тока