Регулятор напряжения Советский патент 1981 года по МПК H02P9/30 

(54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам регуляторов напряжений, и может быть использовано дЛя регулирования напряжения автотракторных генераторов с электромагнитным возбуждением.

Известны регуляторы напряжения, имеющие устройства, обеспечивающие повышенную устойчивость схемы регулятора к возникновению в системе электропитания колебаний низкой частоты 1.

Низкая частота колебаний, приводящая к большим пульсациям регулируемого напряжения, особенно проявляется в регуляторах напряжения с малой собственной рассеиваемой мощностью, рассчитанных на большие токи возбуждения вследствие появления паразитных положительных обратных связей по соединительным проводам из-за большой кратности тока возбуждения и тока, собственно потребляемого регулятором.

Повышение частоты переключения схемы в указанном регуляторе напряжения достигается за счет введения отрицательной обратной связи, состоящей из нескольких резисторов и конденсатора.

Недостатками указанной схемы является то, что некоторые из указанных резисторов включены в цепь обмотки возбуждения, что ухудшает самовозбуждение генератора, а также низкая технологичность конструкции ввиду малого сопротивления и большой мощности этих резисторов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор напряжения, в котором отрицательная обра:9|1ая связь, повышающая частоту переключения схемы и повышакицая ее устойчивость к низкочастотным колебаниям, выполнена за счет введения конденсатора, нескольких резисторов и дополнительного транзистора, который работает в противофазе с выходным транзистором 2,

При этом закрытие выходного и открытие в связи с этим дополнительного транзистора приводит к дополнительному уменьшению входного сигнала входного транзистора, что ускоряет закрытие последнего. При этэсрытии выходного транзистора протекают обратные процессы, ускоряющие открытие входного транзистора. В результате повышается частота 30 переключения.

Однако получение необходимого эффекта связано с введением в известную схему большого количества дополнительньк элементов, что понижает ее нгщежность и увеличивает габариты регулятора.

Цель изобретения - упрощение и улучшение массо-габаритных характеристик устройства.

Поставленная цель достигаетч;я тем, что в регуляторе напряжения, содержащем регулируемый транзисторный элемент, включенный последовательно с обмоткой возбуждения генератора, зашунтированной диодом, вхоной делитель напряжения с двумя отводами, к одному из которых подключен стабилитрон, другим электродом соединенный с базой входного транзистора, коллектор которого связан с управляющим входом регулирующего элемента, цепь отрицательной обратной связи, один из выводов которой подключен к другся у отводу входного де; 1теля напряжения, второй вывод упомянутой цепи обратной связи подключен к коллектору входного транзистора.

Кроме того, в качестве элемента указанной цепи обратной связи исползован полупроводниковый диод.

Причем в качестве элемента указанной цепи обратной связи использован резистор,

На фиг. 1-4 показаны варианты принципиальной электрической схемы регулятора напряжения в зависимости от варианта включения обмотки возбуждения генератора.

Регулятор 1 напряжения включается на генератор, который имеет статор 2 с выпрямителем и обмотку 3 возбуждения, которая является нагрузкой регулятора напряжения.

Регулятор напряжения содержит регулирующий транзистор 4, резистор 5 и диод 6 в цепи базы регулирущего транзистора,входной транзистор 7 , стабилитрон 8, входной делитель на резисторах 9-11, гасящий диод 12, включенный параллельно обмотке возбуждения, конденсаторы 13 и 14 обратных связей, диод или резистор цепи отрицательной обратной связи 15, вывод 16 для подсоединения обмотки возбуждения и вывод 17 для соединения с плоским генератором. ,

Стабилитрон 8 включен между выводе делителя напряжения и базой входного транзистора 7, коллектор которого через диод б связан с управлянздим входе регулирующего транзистора 4. Цепь отрицательной обратной связи 15 подключена одним выводом к колцектору входного транзистора, а другим - ко второму отводу упомянутого входного делителя

Регулятор напряжения работает следующим образом.

До момента достижения генератором заданного уровня напряжения и падения напряжения на резисторах 9-11 входного делителя недостаточно для прохождения через стабилитрон 8 тока, необходимого для открытия входного транзистора 7. Регулирующий транзистор 4 открыт током базы , протекающим через резистор 5 и диод 6. Транзистор 4 открыт, сопротивление его перехода эмиттерколлектор мало и по обмотке возбуждения генератора 3 протекает ток.

Ток возбуждения увеличивается до тех пор, пока напряжение генератора не достигает заданного уровня, при котором ток через стабилитрон 8 становится достаточным для отпирания входного транзистора 7.

Открытый переход коллектор-эмиттер входного транзистора 7 шунтирует входную цепь perупирующего транзистора 4. При этом транзистор 4 запирается. Ток обмотки 3 возбуждения не прерывается, а благодаря наличию гасящего диода 12 постепенно уменьшается до тех пор, пока напряжение генератора не достигнет уровня, при котором входной транзистор 7 закрывается. Далее процесс повторяется.

Поддержание напряжения генератора на заданном уровне происходит за счет изменения величины тока возбуждения путем изменения соотношения времени открытого и закрытого состояния регулирующего транзистора 4.

Конденсаторы 12 и 13 обеспечивают четкость переключения транзисторов схемы из одного состояния в другое.

Для увеличения минимальной частот переключения схемы из одного состояния в другое введена цеп-ь отрицательной обратной связи 15, состоящая из диода или резистора. Действие указанной цепи одинаково во всех приведенных схемах.

Рассмотрим подробно принцип действия этой цепи на фиг. 1.

При закрытом входном транзисторе 7 потенциалы в схеме распределены таким образом, что ток через диод Г цепи обратной связи 15 не протекает. При открывании входного транзистора 7 потенциал его коллектора понижается и через диод цепи обратной связи 15 начинает протекать ток. В результате этого резистор 11 шунтируется и напряжение на нижнем плече 10 и 11 входного делителя напряжения 9-11 дополнительно понижается, что ускоряет закрытие входноготранзистора 7 При закрытии входного транзистора 7 прекращается протекание тока через диод цепи обратной связи 15 за счет увеличения потенциала коллектора входного транзистора 7, шунтирование резистора 11 устраняется, дополнительно возрастает напряжение на резисторах 10 и 11 входного делителя напряжения 9, 10, 11 что ускоряет открытие входного транзистора 7 и т.д.

Отличие принципа действия схемы, приведенной на фиг. 2, состоит в том, что при закрытом входном транзисторе 7 ток, протекая по цепи плюс генератора, резисторы 5, 11 и резистор 15 цепи обратной связи, содает на последнем дополнительное падение напряжения, еще более усиливакхцее действие обратной связи.

Изобретение позволяет при упрощении схемы устройства и уменьшении его габаритов при соотношении резисторов 9 и 10 приблизительно 3:1 получить изменение уровня регулируемого напряжения при любых возможных сочетаниях оборотов и нагрузок генератора - 0,22 В, и диапазон частот 150-350 Гц - при использовании в качестве цепи обратной связи диода, и 0,28 В и 200-600 Гц - при использовании резистора.

Формула изобретения

включенный последовательно с обмоткой возбуждения генератора, зашунтированной диодом, входной делитель напряжения с двумя отводами, к одному из которых подключен стабилитрон, . другим электродом соединенный с базой входного транзистора, коллектор которого связан с управляющим входом регулирующего элемента, цепь отрицательной обратной связи, один из выводов которой подключен. к другому отводу указанного входного делителя напряжения, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения и улучшения массо-габаритных характеристик, второй вывод упомянутой цепи отрицательной обратной связи подключен к коллектору входного транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

r h-«-i