Высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1981 года по МПК G05F1/52 

1

Изо.бретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроустановках , в которых требуется стабильное высоковольтное напряжение питания.

Известен высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий высоковольтный выпрямитель регулирующий высоковольтный триод, усилитель обратной связи, цепь отбора, опорного напряжения, источник питания усилителя обратной связи и источник опорного напряжения, фильтровый конденсатор Cll.

Однако такой стабилизатор обладает малым коэффициентом усиления по напряжению в цепи обратной связи при работе на импульсную нагрузку ,с изменением тока от О до при большой скважности. Для возможности стабилизирования выходного напряжения ;при импульсной нагрузке с большой скважностью необходимо создание высоковольтного усилителя Обратной связи, так как при отсутствии тока наiгрузки регулирующая лампа должна быть полностью заперта, а мощные высоковольтные лампы типа триодов требуют запирающих напряжений на управляющей сетке порядка 2000-3QOО В, что приводит к значительному усложнению усилителя обратной связи и увеличению его габаритов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий высоковольтный выпрямитель, высоковольтный регулирующий тетрод, источник питания экранной сетки высоковольтного регулирующего тетрода, минусовым выводом подключенный к катоду высоковольтного регулирующего тетрода, защитный диод, катодом подключенный к экранной сетке высоковольтного регулирующе то тетрода, усилитель jp6ратной связи - двойной триод, источ ник питания усилителя обратной связи, плюсовым выводом подключенный к катоду высоковольтного регулиругацего тетрода, опорный стабилитрон, балластный ре5истор опорного стабилитрона, резистивный делитель с переменным резистором, включенный между катодом высоковольтного регулирующего тетрода и минусовым выходным гаыводом, причем подвижный контакт переменного резисffopa подключен кпервой сетке Двойного тркояа, конденсато, подключенный между подвижнйм контактом переменного резистора и минусовым выходным выво дом, стабилитрон, катодом соединенны с анодом защитного диода, и его балластный резистор, одним выводом подключенный к минусовому выводу источника питания усилителя обратной связи 12. Однако в данном высоковольтном стабилизаторе напряжения при включении происходит плавный подъем выходного напряжения. При работе на импульсную нагрузку с изменением тока нагрузки от О до Зцом и при большой скважности импульсов токов для полного запирания регулирующей лампы необходим высоковольтный усилитель обратной связи, что значительно усложняет схемное решение стабилизатора, увеличивает габариты, уменьшает КПД и надежность. Цель изобретения - упрощение устройства и уменьшение его габаритов с одновременным повышением КПД« а также за1цита при перегрузках и корот ком эамаканки выхода стабилизатора. Поставленная цель достигается тем что в высоковольтный стабилизатор по стоянного напряжения введены триод, резистор, второй резистор, при этом триод соединен анодом и катодом соот ветственно с плюсовым выводом источника питания экранной сетки высоковольтного регулирующего тетрода и анодом защитного диода, резистор включен между анодом и сеткой триода причем сетка триода подключена к выходу усилителя обратной связи, который выполнен по каскадной , вто рой резистор вкю рой резистор включен между анодом стабилитрона и другим выводом его балластного резистора, причем к точке их соединения подключена управляю щая сетка высоковольтного регулирующего тетрода. Ввведены также дополнительный ста билитрон, тиристор, второй дополнительный стабилитрон, его балластный резистор, резистивный датчик тока, тиристорный оптронр ограничительный резистор и второй ограничительный ре зистор, при этом дополнительный стабилитрон включен ме)вду катодом опорного стабилитрона и его бгшластяым резистором, причем анод дополнительн го стабилитрона соединен с катодом onopHcJro стабилитрона и вторым катодом, двойного триода, первый катод которрго соединен с анодом опорного стабилитрона и минуеовымовыводом источника питания усилителя обратной связи, а другой вывод башластного резистора опорного стабилитрона соединен с катодом высоковольтного регулирующего тетрода тиристор анодом подключен к сетке триода, а катодом к катоду опорного стабилитрона, второй дополнительный стабилитрон подключен через свой баллг стный резисто араллельно резистивному датчику тока, ключенного между катодом высоковольтого регулирующего тетрода и плюсовым ыходным выводом, причем катод втоого дополнительного стабилитрона содинен с катодом высоковольтного реулирующего тетрода, тиристорный оптон, подключен своим входом через оганичительный резистор параллельно торому дополнительному стабилитрону, а выходам - через второй ограничительный резистор к управляющему электроду тиристора и катоду дополнительного стабилитрона. На чертеже приведена принципиальная схема высоковольтного стабилизатора постоянного напряжения. Высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения содержит высоковольтный выпрямитель 1, высоковольтный регулирующий тетрод 2, анод которого соединен с плюсовым /выводом выпрямителя 1, источник питания усилителя обратной связи - выпрямитель 3, плюсом соединенный с катодом тетрода 2 и служащий для питания усилителя обратной связи, двойного триода 4, резистор 5 нагрузка первого анода двойного триода 4, включенная между первым анодом двойного триода 4 и катодом тетрода 2, опорный стабилитрон б, включенный анодом к минусу выпрямителя 3, а катодом - ко второму катоду двойного триода 4, причем первый катод двойного триода 4 подключен к аноду ста билитрона б; дополнительный стабилитрон 7, анодом соединенный с катодом опорного стабилитрона 6, а катодом стабилитрон 7 через балластный резистор 8 подключен к катоду тетрода 2. Источник питания экранной сетки тетрода - выпрямитель 9 минусовым выводом подключен к катоду тетрода 2. Триод 10 анодом подключен к плюсовому выводу выпрямителя 9, а катодом - через защитный диод 11 к экранной сетке тетрода 2, причем катод диода 11 подключен к экранной сетке тетрода 2. анодом и управляющей сеткой триода 10 включен резистор 12, а управляющая сетка триода 10 соединена со вторым анодом двойного триода 4. Стабилитрон 13 своим катодом подключен к катоду триода 10, а анод этого стабилитрона через последовательно соединенные резисторы 14 и 15 подключен к минусу выпрямителя 3. Управляющая сетка тетрода 2.соединена с резисторагв 14 и 15. Тиристор 16анодом подключен к управляющей сетке триода 10, а катодом - к катоду стабилитрона б. Резистор датчик 17тока включен между катодом тетрода 2 и плюсовым выводом стабилизатора напряжения. Второй дополнительный стабилитрон 18 катодом подключен к катоду тетрода 2 и через балласт- ный резистор 19 его анод подключен iK плюсовому выводу стабилизатора;

тиристорный onTQOH 20 своим входом через ограничительный резистор 21 подключен параллельно стабилитрону 18, а выход этого оптрона через второй ограничительный резистор 22 соединяют управляющий электрод тиристора 16 с катодом дополнительного стабилитрана 7. Резистор 23 резистивного делителя подключен к катоду тетрода 2, а другим своим выводом соединен с переменным резистором 24, ко торый в свою очередь соединен с минусовым выводом стабилитрона через резистор 25, причем подвижный контакт переменного резистора 24 соединен с первой упра ляющей сеткой двойного триода 4, вторая управляющая сетка которого соединена с первым анодом этого же триода. Конденсатор 26 включен между первой управляющей сеткой двойного триода 4 и минусовым выводо стабилизатора. Фильтровый конденсато 27 включен параллельно выходу ста билизатора.

Стабилизатор работает следующим образом.

При наличии номинального тока в

цепи нагрузки усилитель 4 обратной связи через триод 10 устанавливает на экранной сетке тетрода 2 номинальное значение экранного напряжения, а через делитель, состоящий из резисторов 14, 15 и стабилитрона 13, на управляющей сетке тетрода 2 также установится номинальное напряжение. При отсутствии тока в цепи нагрузки происходит одновременное уменьщение величины экранного напряжения и увеличение величины отрицательногосме.щения. на управляющей сетке тетрода 2 При этом усилитель 4 обратной связи, производит управление тетродом 2 ера зу по обеим сеткам, что значительно повышает коэффициент усиления стабилизатора. Поэтому при отсутствии тока нагрузки и при экранном напряжении, близким к нулевому значению, для полного запирания мощного тетрода, например типа ГМИ-29А, требуется напряжение порядка 50-100 В, в то время как при постоянном напряжении иа экранной сетке порядка 200-350 В для полного запирания, тетрода необнодимо отрицательное напряжение на управляиадей сетке до 1000-1500 В.

При увеличении тока в цепи нагрузки вьпае допустимой нормы или при коротком заликании происходит включение оптрона 20, вследствие возрастания напряжения на резисторе 17 до пороговой величины, при котором происходит включение оптрона 20. В свою очередь оптрон 20 включает тиристор 16. Включение тиристора 16 приводит к закорачиванию выхода усилителя 4 обратной связи. Это приводит к подзапиранию триода 10 и к уменьшению экранного напряжения тетрода 2 до

нулевого значения и к увеличению отрицательного напряжения на управляющей сетке до величины полного запирания тетрода 2, что приводит к пропаданию выходного напряжения стабилизатора .

Применение предлагаемого высоковольтного стабилизатора постоянного напряжения значительно повышает коэффициент усиления цепи обратной связи без значительного усложнения его схемы, что позволяет применять этот стабилизатор напряжения при работе на импульсную нагрузку с током, изменяющимся от нуля до номинального значения, и при больших скважностях. При таком режиме работы регулирующая лампа типа тетрод находится или в почти открытом состоянии, или в за- . пертом состоянии, что приводит к увеличению КПД. Введение оптронно-тиристорной защиты позволяет расширитьi функциональные возможности стабил изатора - защита стабилизатора напряжения от перегрузок по току. Это позволяет значительно уменьшить габариты аппаратуры и повысить ее нсщежность.

Формула изобретения

1. Высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий высоковольтный выпрямитель, высоковольный регулирующий тетрод, анодом подключенный к плюсу высоковольтного выпрямителя, источник питания экранной сетки высоковольтного регулирующего тетрода, минусовым выводом подключенный к катоду высоковольтного регулирукмцего тетрода, защитный диод, катодом подключенный к экранной сетке высоковольтного регулирующего тетрода, усилитель обратной связи двойной триод, источник питания усилителя обратной связи, плюсовым вы водом подключенный к катоду высоковольтного регулирующего тетрода, опорный стабилитрон, балластный резистор опорного стабилитрона, резистивный делитель с переменным резистором, включенный между катодом высоковольтного регулирующего тетрода и минусовым выходным выводом, причем подвижный контакт переменного резистора подключен к первой сетке двойного триода, конденсатор, подключейный между подвижным контактом переменного резистора и минусовым выходным выводом, фильтровый конденса тор подключенный параллельно выходным выводам, стабилитрон, катодом соединенный с анодом защитного диода, и его балластный резистор, одним выводом подключенный к минусовому вывору источника питания усилителя обратной связи, отличающий-с я тем. что, с цельно упрощения и