Стабилизатор переменного напря-жЕНия Советский патент 1981 года по МПК G05F1/20 

1

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях различной радиотехнической аппаратуры.

Известен стабилизатор переменног напряжения, содержащий подключенный к входным выводам питающий трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена с отводами, k которым подключено по меньшей мере два реле с цепями управления jL ,

Недостатком его является сохранение перенапряжений на сетевой части обмотки трансформатора при работе устройства от сети с повышенным напряжением, снижающее его надежность, а также наличие только двух ступеней регулирования выходного напряжения - одна ступень на повышенное напряжение, а другая - на пониженное. Если одной ступени регулирования на повышенное напряжение (в большинстве случаев) бывает достаточно, то для пониженного напржения необходимо ввести две и более ступени регулирования, так как в часы пик сетевое напряжение в 220 В снижается до 180 В и менее.

Наиболее близким техничесгим решением к предлагаемому является

стабилиз атор, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого выполнена с двумя отводами, которые с одним из крайних выводов через контакты двух реле подключены к одному входному выводу, а вторичная обмотка, через выпрямитель с фильтром соединена с выходными выводами, куда также подключен де0литель напряжения, состоящий из двух резисторов, стабилитрона и первого переменного резистора, регулируемый вывод которого соединен с первыми входами двух узлов управ5ления, выходами подключенных к соответствующим реле, а -вторые входы этих узлов соединены с соответствующими коммутирующими элементами, подключенными параллельно .соответствую0щим резистором делителя напряжении, причем каждый из узлов управления. включает второй переменный резистор, два .ранзистора и диод, средний вывод второго переменного резистора

5 соединен с базой первого транзис-тора, коллектор которого подклТочен к коллектору второго транзистора, эмиттер первого транзистора - к базе второго транзистора, эмиттер которо0го через второй переменный резистор подключен к первому входу узла упра ления, второй вход которого соедине с коллектором первого транзистора, а выход дгзла управления через диод подсоединен к коллектору второго трЙ13истора С23« Недостаток этого стабилизатора узкий диапазон стабилизации напряже ния, обусловленный -наличием только двух ступеней регулирования. Цель изобретения - расшиЕ ение диапазона стабилизации напряжения. Поставленная цель достигается те что в известный стабилизатор переменного напряжения введены третьи реле, узел управления, коммутирующий элемент и резистор делителя напряжения, п ричем во второй узел управления введены два дополнительных резистора и первый дополнительный транзистор, а в третий узел управления введен второй дополнител ный транзистор, при этом третий резистор делителя напряжения включен между его первым и переменным резис торами, первый вход третьего узла управления подключен к первому переменному резистору, второй вход к управляющему входу третьего комму тирующего элемента, шунтирующего це почку из первого и третьего резисторов делителя напряжения, а введен ный дополнительный выход третьего узла управления соединен с введенным дополнительным входом второго узла управления, в котором первый дополнительный резистор включен между вторым переменным резистором и эмиттером первого транзистора и зашунтирован коллектор-эмиттерным переходом первого дополнительного транзистора, база ,которого через вт рой дополнительный, резистор подключена к выходу второго узла управления и одному из входных выводов. а к дополнительному входу второго узла управления непосредственно/ кроме того, второй дополнительный транзистор базой подключен к базе второго транзистора и первому входу третьего узла управления, коллектор второго дополнительного транзис тора подключен к дополнительному выходу третьего узла управления, а эмиттер - к эмиттеру второго тран зистора третьего узла управления и второму выходному выводу, при этом другой крайний вывод и введенный дополнительный отвод первичной обмотки подключен к другому выходному выводу через контакты третьего реле На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизатора перемен Hoto напряжения; на фиг. 2-4 прин ципиальные схемы узлов управления. Стабилизатор содержит трансформатор 1, первичная обмотка которого выполнена с отводами 2-6, выпрями тель с фильтром 7,подключенный к вторичной обмотке трансфО йматора, делитель 8 напряжения, состоящий из трех постоянных резисторов 9-11 переменного резистора 12 и стабилитрона 13, делитель напряжения подключен к выходу выпрямителя с фильтром, реле 14-16 с соответствукидими узлами 17 - 19 управления, постоянные резисторы делителя напряжения зашунтированы транзисторами 20-22, база одного транзистора -6 дополнительным входом первого узла управления через резистор 23, а базы второго и третьего транзисторов гоединены непосредственно с дополнительными входами второго и - эетьего узлов управления соответственно, Первый узел 17 управления (фиг.2) является ключевым усилителем на транзисторах 24 и 25, образующих составной транзистор. База транзистора 24 подключена к среднему выводу резистора 26, подключенным одним крайним выводом непосредственно к ; эмиттеру транзистора 25, и вторым выводом - к среднему выводу переменного резистора делителя напряжения через резистор 27, в коллекторную цепь транзистора 25 включено. реле 14, шунтированное диодом 28 для защиты от перенапряжений. Реле 14 имеет всего одну группу переключающихся контактов 29, используемую для подключения соответствунндах отводов первичной обмотки трансформатора к сети. Стабилитрон 13, резисторы 9-12 делителя 8 напряжения определяют режим работы транзисторов 24 и 25. Узел 17 управления подключен к выходу выпрямителя с фильтром 7 непосредственно, а базовой цепью - к среднему выводу резистора 12 делителя 8 напряжения. Узел 18 управления (фиг.3) является ключевым усилителем на транзисторах 30 и 31. В коллекторную цепь транзистора 31 включено рёл$ 15, шунтирбванное диодом 32 для защиты от перенапряжений. Реле 15 имеет одну группу переключающихся конта тов 33 для подключения соответствую- . щих отводов первичной обмотки тран. сформатора к сети. В базовую цепь транзистора 30 включены резисторы 34-36, а в коллекторную цепь - резистор 37. Резистор 36 зашунтирован транзистором 38,в базовую цепь которого включен резисгтор 39. Стабилитрон 13 и резисторы 9-12 делителя 8, а также резисторы 34-37 и 39 и транзистор 38| определяют режим работы транзисторов 30 и 31. Коллёкторньне цепи транзисторов 30 и 31 подключены к выходу выпрями-« теля с фильтром 7, а базовая цепь транзистора 31 - к базе транзистора 21, базовая цепь тразистора 30 к среднему выводу переменного резистора 12 делителя 8 напряжения через резисторы 34-36. База транзисто ра 38 соединена с одним из входов узла 19 управления, который является ключевым усилителем на транзисторах 40 и 41. В коллекторнуюцепь транзистора 41 включено реле 16, шунтированное диодом 42 для зашиты от перенапряжений и имеющее одну группу переключающихся контактов. 43 для подключения соответствующих отводов первичной обмотки трансформатора к . . В базовую цепь транзистора 40 включены резисторы 44 и 45, а в коллекторную цепь - резистор 46, параллельно выходу транзистора 40, включен транзистор 47, причем база транзистора 38 соединена с коллектором транзистора 47. Коллекторные цепи транзисторов 40 и 41 подключены к выходу выпрямителя с фильтром а базовг1Я цепь транзистора 40 подкл чена к среднему выводу переменного резистора 12 делителя 8 напряжения . ; Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом. Напряжение на нагрузку подается со вторичных обмоток трансформатора 1, работающего в линейном режиме, а сеть - в первичную обмотку, причем ее отводы 2-6 подключаются к сети через контакты 29, 23 и 43 реле 14 - ,16 в зависимости от величины сетевого напряжения. Исходное состояние контактов 29, 33 и 43 таково, что при номинальном напряжении сети они подключаются к отводам 3 и 6 трансформатора 1 при этом на нагрузке и выходе выпря мителя с фильтром 7 напряжения номи нальны. Узлы 17-19 управления реле находятся в таком состоянии, при котором реле 14-16 обесточены. При повышении напряжения питающей электрической сети JПpoтив норда повышается напряжение а выходе выпрямителя с фильтром 7, повышается напряжение на входе узла 17 упра ления, транзистдры 24 и 25 открываются, срабатывает реле 14, его контактяая группа 29 подключает сеть к повьваающему выводу 2 трансформатора 1. Благодаря этому переключение напряжения на вторичных обмотках трансформатора становится номинальным, но реле 14 при этом не отпускает, так как на выходе выпрямителя с фильтром остается некоторо время повышенное напряжение. Кроме того, база транзистора 20 сЬединена с коллекторами транзисторов 24 и 25 через резистор 23, на котором при открывании транзисторов 24 и 25 падает напряжение, достаточное для открывания транзистора 20, переход эмиттер-коллектор которого шучтируе постоянный резистор9 делителя 8 напряжения, благодаря чему напряжение на входе узла 17 управления дополнительно повышается и тем самым . обеспечивается поддержка реле 14 во включенном состоянии. Если напряжение сети от повышен- ного значения возвратится к своему номинальному значению по мере уменьшения оно остается поданным на отвод 2 трансформатора 1, предназначенного для повышенного напряжения, поэтому напряжение на выходе выпрямителя уменьшается, это значит, что уменьшается напряжение, снимаемое со среднего отвода переменного резистора 12 делителя8 напряжения. Напряжение на переходах база-эмиттер транзисторов 24 и 25 уменьшается и они закрываются, а реле 14 обесточивается, Напряжение, -снимаемое с резистора 23 падает до нуля, транзистор 20 закрывается, а резистор 9 делителя 8 в этом случае уже не будет шунтирован транзистором 20, поэтому напряжение, снимаемое со среднего отвода переменного резистора 12 делителя 8, уменьшается еще больше. В результате контакты 29 реле 14 подключают сеть к отводу 3, соответствующего номинальному напряжению сети. При понижении напряжения питающей сети против нормы, понижается напряжение на выходе выпрямителя с фильтром 7, напряжение, снимаемое со. среднего вывода резистора 12 делителя 8 напряжения уменьшается,уменьша-е ся также напряжение,подводимое к переходуЪаза-эмиттер транзистора 30, снимаемое со среднего йывода переменного резистора 35, транзистор 20 закрывается, а транзисторы 31 и 21 открываются, реле 15 в коллекторной цепи транзистора 31 срабатывает,его контакты 33 подключают сеть к понижающему выводу 4 питающего трагнсформатора 1. В результате этого напряжение на вторичных обмотках трансфбрматора становится номинальным, но реле 15 при этом не отпускает, так как база транзистора 21 соединена с коллектором транзистора 30,и при его запирании смещение на базы транзисторов 21 и 31 подается через резистор 37, которое достаточно для открывания транзисторов 31 и 21. Транзистор 21 своим переходом эмиттер-коллектор щунтирует постоянный резистор 11 .делителя 8, поддерживая тем самым напряжение на входе узла 18 управления, соответствующее первой ступени пониженного напряжения сети. Если напряжение сети и дальше понижается, то понижается и напряжение на выходе выпрямителя с фильтром 7, уменьшается напряжение, приложенное к переходу база-эмиттер транзистора 40, который закроется. а транзисторы 41 и 47, откроются, благодаря чему реле 16 срабатывает, и своими контактами 43 подключает отвод 5 сгрансформатора 1 к сети. Одновременно с этим открытый транзистор 47 шунтирует вход транзистор 38 в цепи базы транзистора 30 второ узла 18 управления, в результате резистор 36 не шунтируется трансфор матором 38, напряжение на входе транзистора 30 возрастает и он открывается, а транзистор 31 закрывае ся, реле 15 обесточивается и контак тами 33. подключают отвод 3 первично обмотки трансформатора 1 к сети.Подкл ченные отводы 3 и 5 первичной обмотки соответствуют второй ступени понижени напряжения сети. На выходе вторичны обмоток трансформатора 1 напряжение номинальное. При дальнейшем понижении напряже ния, сети, понижается напряжение на входе транзистора 30 узла 18 управления. Транзистор 30 закрывается, а транзистор 31 открывается, реле 15 срабатывает и контактам 33 подключает отвод 4 первичной обмотки тран сформатора 1 к сети. Подключенные к сети отводы 4 и 5 первичной обмот ки трансформатора соответствуют третьей ступени понижения напряжения сети, при этом напряжения на вторичных обмотках трансформатора 1 будут номиналь-ными. При повышении напряжения сети с третьей ступени понижения напряжения до второй ступени повышается напряжение на входе транзистора 30, который откры вается и своим переходом шунтирует вход транзистора 31, реле 15 обесточивается и контактами 33 подключает сеть к -отводам 3-6 первичной обмотки трансформатора 1. При повышении напряжения сети со второй стуЛени понижения сети до первой ступени повышается напряжение на входе транзистора 40 узла 19 управления, транзистор 40 открывается и шунтирует вход транзистора 41 узла 19 управления. Транзистор 41 закрывается, реле 15 обесточивается и отпускает, благодаря чему реле 16 контактами 43 подключает .отвод 6 к сети. Одновременно с этим закрывается транзистор 47 узла 19 управления. Транзистор 47 перестает шунтировать вход транзистора 38 узла 18 управления. Благодаря напряжению смещения, снимаемого с резистора 39, транзистор 38 открывается и шунтирует резистор 36. Напряжение на входе транзистора 30 падает и он закрывается. Тран зистор ЗД открывается, реле 15 сраб тывает и контактами 33 подключает отвод 4 к сети. Подключение отводов 4 и 6 первичной обмотки трансформатера к сети соответствуе,т первой ступени понижения напряжения сети. При повышении напряясения сети до номинального значения повышается напряжение на входе транзистора 30,который открывается и шунтирует вход транзистора 31, в результате реле 15 обесточивается и отпускаетi Контактакет 33 реле 15 подключает отвод 3 трансформатора 1 к сети. Напряжение на выходных обмотках питающего трансформатора соответствуют номинальным значениям. Введение третьего реле с узлом управления и трех транзисторньйс ключей с тремя резисторами позволяет значительно (на две ступени) расширить пределы стабилизации ; переменного напряжения. Эффект получен при добавлении одного реле, с одной rpynnoii переключающихся контактов. Формула изобретения Стабилизатор переменного напря-, жения, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого выполнена с двумя отводами, которые с одним из крайних выводов через контакты двух реле подключены к одному входному выводу, а вторичная обмотка через выпрямитель с фильтром соединена с выходными выводами, куда также подключен делитель напряжения, состоящий из двух резисторов, стабилитрона и первого переменного резистора, регулируемый вывод которого соединен с первыми входами двух узлов управления, выходами родключенных к соответствующим реле, а вторые входы.этих узлов соединены с соответствующими коммутирукщими элементами, подключенными параллельно соответствующим резисторам делителя напряжения, причем каждый из узлов управления включает второй переменный резистор, два транзистора и диод, средний вывод второго переменного резистора соединен с базой первого транзистора, коллектор которого псздключен к коллектору второго транзистора, эмиттер первого транзистора - к базе второго транзистора, эмиттер которого через второй переменный резистор подключен к первому входу узла управления, второй вход которого соединен с коллектором первого транзистора, а выход узла управления через диод подсоединен к коллектору второго транзистора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона стабилизации выходного нaпpяжeния в него введены третьи реле,.узел управления, коммутирующий элемент и резистор делителя напряжения, причем во второй узел управления введе.ны два дополнительных резистора и первый дополнительный транзистор, а в третий узел управления введен вто рой дополнительный транзистор, при этом третий резистор делителя напря .жения включен между его первым и пе менным резисторами, первый вход третьего узла управления подключен к первому переменному резистору, второй вход к управляющему входу третьего,коммутирующего элемента,, шунтирующего цепочку из первого и третьего резисторов делителя напряжения, а введенный дополнительный выход третьего узла управления соединен с введенным дополнительным входом второго узла управления,в ко тором первый дополнительней резисто включен между вторым переменнь1м резистором и эммитером первого транзи тора, и зашунтирован коллектор-эмитте ным переходом первого дополнительного транзистора, база которого- через второй дополнительный резистор подключенэ к выходу второго узла управления и одному из входных выводов , а к дополнительному входу второго узла управления непосредственно, кроме того, второй дополнительный транзистор базой подключен к базе второго транзистора и первому входу третьего узла управления, коллектор второго дополнительного транзистора подключен к дополнительному выходу третьего узла управления, а эмиттер, -к эмиттеру второго транзистора третьего узла управления и второму выходному выводу,при этом другой крайний вывод и введенный дополнительный отвод первичной обмотки подключен к другому выходному выводу через контакты третьего реле.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №316085, кл. G 05 Р1/20, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2558212, кл. G 05 F 1/14, 1977,

R

L,

L,

П