Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/58 

(5) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных электроустановках, где требуется стабилизированное напряжение постоянного тока. Известен стабилизатор постоянного напряжения, который удобно применять на низковольтные выходные напряжения, так как все усилительные элементы находятся под полным напряжением питания 1.1. Однако применение такого стабилизатора на напряжения выше 25-30 В при водит к значительным осложнениям схемы, в результате чего значительно уменьшается надежность устройства и увеличиваются габариты, снижающие КПД. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий тиристорно-диодный выпрямительный мост, подключенный к входным выводам, параллельно выходу которого включен гасящий диод, выходной LC-фильтр, опорный стабилитрон, катод которого через резистор подключен к положительному выходному выводу, а анод через резистор - к отрицательному выходному вьшоду усилитель обратной связи на транзисторе, эмиттер которого подключен к катоду опорного стабилитрона, а база - ,,к подвижному контакту переменного резистора выходного делителя напряжения;параллельно которому включен конденсатор, входной трансформатор, к вторичной обмотке которого подключен мостовой выпрямитель, минусовой выход которого соединен с положительным выходным выводом и .с анодом стабилитрона, катод которого через резистор подключен к плюсовому выходу мостового выпрямителя, двубазовый транзистор, первая база которого через резистор подключена к катоду стабилитрона, а вторая база, через соответствующие резисторы - к аноду стабилитрона и к управляющим электродам тиристоров тиристорно-диодного выпрямительного моста, зарядный конденсатор, включенный между анодом стабилитрона и эмиттером двуОазового транзистора, который через резистор подключен к .катоду стабилитрона и через другойрезистор - к коллектору транзистора усилителя обратной связи 12. Однако в этом устройстве стабилизация выходного напряжения осущест.вляется за счет регулирования угла включения тиристоров тиристорио-диод ного выпрямительного моста. Включение тиристоров производится управляемым релаксационным генератором на двубазовом транзисторе. Регулирование времени заряда конденсатора генератора осуществляется усилителем обратной связи. Для уничтожения автоклебаний параллельно цепи отбора включен конденсатор большой емкости величина которого равна 2000 мкФ, что приводит к затягиванию нарастания напряжения как на источнике опор ного напряжения, так и на цепи обрат -юй связи в момент включения. Это приводит к перенапряжению на выходе стабилизатора в момент включения. Цель изобретения - увеличение стабильности работы стабилизатора. Поставленная цель достигается тем что- 8 стабилизатор постоянного напряжения введены дополнительная вторичная обмотка входного трансформатора, к которой подключен дополнительный мостовой выпрямитель,минусовой выход которого подключен к положительному выходному выводу, реле включенное параллельно дополнительному мостовому выпрямителю, первый транзистор, эмиттер которого подключен к минусовому выходу дополнительного мостового выпрямителя, а коллектор через переменный резистор к эмиттеру двубазового транзистора, второй транзистор, эмиттер которого подключен к минусовому выходу дополнительного выпрямителя, а коллектор через резистор - к плюсовому выходу дополнительного выпрямителя, третий транзистор, эмиттер которого через резистор подключен к минусовому выхо ду дополнительного выпрямителя, а коллектор - к плюсовому выходу дополнительного выпрямителя, первый ст билитрон, анодом подключенный к базе первого транзистора, а катодом через резистор - к коллектору второго 54 транзистора, второй стабилитрон, анодом подключенный к базе второго транзистора, а катодом через резистор к эмиттеру третьего транзистора, конденсатор, включенный между базой третьего транзистора и минусовым выходом дополнительного выпрямителя, размыкающий контакт реле через резистор подключен к минусовому выходу дополнительного выпрямителя, замыкающий контакт через резистор подключен к плюсовому выходу дополнительного выпрямителя, а подвижной контакт реле соединен с базой третьего транзистора. На чертеже приведена принципиальная схема стабилизатора постоянного напряжения. Стабилизатор содержит тиристорнодиодный выпрямительный мост на выпрямительных диодах 1 и 2 и тиристорах 3 и i, подключенный к входным выводам, параллельно выходу тиристорно-диодного выпрямительного моста включен гасящий диод 5, анодом подключенный к аноду диода 1, а катодомк катоду тиристора k, выходной LC фильтр на дросселе б и конденсаторе 7, резистор 8, одним выводом подключенный к отрицательному выходному выводу, а другим - к аноду опорного стабилитрона 9 катод которого через резистор 10 подключен к положительному выходному выводу конденсатора 11, параллельно которому включен выходной делитель напряжения на резисторах 12-14, причем резистор 13 переменный, входной трансформатор 15, к вторичной обмотке которого подключен мостовой выпрямитель 16,а к дополнительной вторичной обмотке подключен дополнительный мостовой выпрямитель 17, причем минусовые выходы выпрямителей 16 и 17 .подключены к катодам тиристоров jH ,стабилитрон 18, катод которого через резистор 1)9 подключен к плюсовому выходу выпрямителя 16, а анод к синусовому выходу выпрямителя 16, двубазовый транзистор 20, первая база которого через резистор 21 подключена к плюсовому выходу выпрямителя 16, а вторая база через резистор 22 подключена к аноду стабилитронд 18 и через резисторы 23 и 2 подключена к управляющим электродам тиристоров 3 и 4, эмиттер транзистора 20 через конденсатор 25 соединен с минусовым выходом-°выпрямителя 16, а через резистор 26 с катодом „стаби5литрона l8, п-р-п транзистор 27 усилителя обратной связи, эмиттер которого подключен к катоду опорного стабилитрона 9, база транзистора 27 подключена к подвижному контакту резисторЙ 13, а коллектор этого транзистора через резистор 28 подключен к эмиттеру транзистора 20, п-р-п тра зистор 29, эмиттер которого подключен к минусовому входу выпрямителя 17, а коллектор через перемнный резистор 30 подключен к эмиттеру транзистора 20, п-р-п транзистор 31, эмиттер которого подключен к минусовому выходу выпрямителя 17, а коллектор через резистор 32 - к плюсо-вому выходу выпрямителя 17, стабилит рон 33, которого подключен к ба зе транзистора 29. а катод через резистор 3 к коллектору транзистора 31, п-р-п транзистор 35, коллектор которого подключен к минусовому выходу выпрямителя 17,а эмиттер через резистор Зб подклюме н к минусовому выходу выпрямителя 17,стабилитрон 37 анод которого подключенк Case транзистора 31, а катод через резистор 38 - к, эмиттеру транзистора 35, конденсатор 39 включен между базой тран зистора 35 и минусовым выходом выпря мителя 17, реле 0, подключенное параллельно выпрямителю 17, переключающие контакты 1 реле 0 подвижным контактом подключены к базе транзистора 35, размыкающим контактом через резистор 2 - к минусовому выходу выпрямителя 17 а замыкающим контактом - через резистор 3 к плюсовому выходу выпрямителя 17. Стабилизатор работает следуюи1им образом. При наличии сетевого переменного напряжения на выпрямителях 1б и 17, а также на выпрямителе, состоящем из диодов 1 и 2 и тиристоров и 1, появятся напряжения постоянного тока Включится реле 0 и своими контактами 41 подключит резистор 3 к конденсатору 39. Начнется заряд этого конденсатора. Вместе с зарядом этого конденсатора будет расти напряжение на резисторе 36. В силу того, что ме ду эмиттером транзистора 35 и базой транзистора 31 включен стабилитрон 37, а напряжение на резисторе 36 в момент включения стабилизатора рав но нулю, то транзистор 31 будет за.перт.Следовательно,транзистор 29 буде открыт до полного насыщения и через 5 резисторы 26 и 30 будет протекать ток. Этим самым на время переходного процесса исключается воздействие усилителя обратной связи (транзистор 27,стабилитрон 9, конденсатор 11, резисторы , .12, 13, 14, 28) на цепь заряда конденсатора 25 управляемого генератора (выпрямитель 16, двубазовый транзистор 20, стабилитрон 18, конденсатор 25, резисторы 19, 21, 22, 2б). Время пробоя перехода эмиттер-база транзистора 20 зависит только от соотношения величин резисторов 2б и 30, Так как резистор 30 переменный, то время включения транзистора 20 можно регулировать в больших пределах от начала подачи импульса входного напряжения (двухполупериодный или мостовой выпрямитель 16). На выходе стабилизатора мояно при помощи резистора 30 установить напряжение нестабилизированное, по величине равное номинальному напряжению стабилизатора. Происходит заряд конденсатора 11. При достижении напряжения на конденсаторе 11 равного номинальному рабочему зна чению, транзистор 27 включается в работу. По мере роста напряжения на конденсаторе 39 на резисторе 36 появляется напряжение равное напряже- нию пробоя стабилитрона 37. Транзистор 31 открывается до пол:ного своего насыщения и переходом эмиттер-коллектор закорачивает вход транзистора 2S (резистор 3, стабилитрон 33); Транзистор 29 полностью запирается. Ток через резистор 30 перестает идти. срабатывания транзистора 20 до начала подачи импульса напряжения теперь зависит только от соотношения резисторов 26 и 28 и внутреннего сопротивления транзистора 27. Переход работы от нестабилизированного состояния к стабилизации происходит при незначительных изменениях выходного напряжения, которые укладываются в допустимые значения отклонений на выходное напряжение. Стабилизатор находится в таком состоянии до тех пор, пока не произойдетзаряд конденсатора 11 до рабочего значения. Эти перенапряжения могут достигать значений приводящих к порче потребителя. При отключении сетевого напряжения от стабилизатора реле kO выключается и своими размыкающими контактами 1 через резистор 42 разряжает конденсатор 39, подготавливая стаби лизатор к повторному включению. Применение предлагаемого стабили затора напряжения позволяет избежат перенапряжений на выходе стабилизаг тора при включении. Формула изобретения Стабилизатор постоянного напряже ния, содержащий тиристорно-диодный выпрямительный мост, подключенный к входным выводам, параллельно вь1ходу которого включен гасящий диод, выходной LC фильтр, опорный стабилитрон, катод которого через резистор подключен к положительному выходному выводу, а анод через резистор - к отрицательному выходному выводу, ус литель обратной связи на транзисторе, эмиттер которого подключен к катоду опорного стабилитрона, а база к подвижному контакту переменного резистора, выходного делителя напряжения, параллельно которому включен конденсатор, входной трансформатор,, к вторичной обмотке которого подключен мостовой выпрямитель, минусовой выход которого соеди нен с положительным выходным выводом и с анодом стабилитрона, катод которого через резистор подключен к плюсовому выходу мостового выпрямителя двубазовый транзистор, первая база которого через резистор подключена к катоду стабилитрона, а вторая база, через соответствующие резисторы - к аноду стабилитрона и к управляющим электродам тиристоров тиристорнодиодного выпрямительногомоста, зарядный конденсатор включенный между анодом стабилитрона и эмиттером дву базового транзистора, который через резистор подключен к катоду стабилитрона и через другой резистор - к коллектору транзистора усилителя обратной связи, отличающийс я тем, что, с целью увеличения ст бильности работы, в него введены дополнительная вторичная обмотка входного трансформатора, к которой подключен дополнительный мостовой выпрямитель, минусовой выход которого подключен к положительному выходному выводу, реле, в.ключенное параллельно дополнительному мостовому выпрямителю, первый транзи.стор, эмиттер которого подключен к минусовому выходу дополнительного мостового выпрямителя, а коллектор через переменный резистор - к эмиттеру двубазового транзистора, второй транзистор,эмит-i тер которого подключен к минусовому выходу дополнительного выпрямителя, а коллектор через резистор - к плюсовому выходу дополнительного выпрямителя, третий транзистор, эмиттер которого, через резистор подключен к минусовому выходу дополнительного выпрямителя, а коллектор - к плюсовому выходу дополнительного выпрямителя, первый стабилитрон, анодом подключенный к базе первого транзистора, а катодом через резистор к коллектору второго транзистора, второй стабилитрон, анодом подключенный к базе второго транзистора, а катодом через резистор к эмиттеру третьего транзистора, конденсатор, включенный между бэюй третьего транзистора и минусовы -; ьыходом дополнительного выпрямителя, размыкающий контакт реле через резистор подключен к минусовому выходу дополнительного выпрямителя, замыкающий контакт через резистор подключен к плюсовому выходу дополнительного выпрямителя, а подвижной контакт реле соединен с базой третьего транзистора, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1i Грейвер Е. С. Ключевые стабили заторы напряжения постоянного тока. М., Связь 1970, с. Uk-U6, рис, 6,14, 2. Там же, с, 122, рис. 6,12.