Стабилизатор постоянного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G05F1/56 

1

Изобретение относится к электротехнике.

Известен стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий элемент, включенный между входными и выходными зажимами стабилизатора, и цепь обратной связи с опорным элементом, зашунтированным конденсатором 1.

Недостатком этого преобразователя являются увеличенные габариты и вес, что обусловлено необходимостью установки конденсатора большой емкости при подключении на выход стабилизатора нагрузки, требующей плавного нарастания напряжения.

Так, например, электронно-лучевые трубки с косвенным подогревом катода требуют плавного нарастания напряжений на электродах в течение определенного промежутка времени (1-2 мин).

В случае подачи на электроды электронно-лучевой трубки высоких напряжений одновременно с напряжением накала происходит эмиссия электронов из холодного катода, что приводит к нарушению оксидного слоя катода, преждевременной потери им эмиссии и выходу из строя электронно-лучевой трубки.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулируемый преобразователь, включенный между входными и выходными зажимами стаби лизатора, цепь обратной связи с опорным элементом, выход которой соединен с управляющим входом регулируемого преобразователя, а вход - с выходными зажимами стабилизатора, и узел плавного запуска, подключенный входными выводами к зажимам для подключения постоянного напряжения, а выходными выводами - к опорному элементу, причем узел плавного запуска состоит из транзистора, резистора, конденсатора и дио,, да 2.

Недостатком известного стабилизатора является сложность и ограниченные функциональные возможности, что обусловлено использованием двух источников постоянного напряжения и невозможностью обеспечить

20 значительное время нарастания напряжения на выходе стабилизатора.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и упрощение схемы стабилизатора.

Цель достигается тем, что в стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулируемый преобразователь, включенный между входными и выходными зажимами стабилизатора, цепь обратной связи с опорным элементом, выход которой соединен с управляющим входом регулируемого преобразователя, а вход - с выходными зажимами стабилизатора, и узел плавного запуска, подключенный входными выводами к входным зажимам стабилизатора, а выходными выводами - к опорному элементу, причем узел плавного запуска состоит из транзистора, резистора, конденсатора и диода, в качестве транзистора узла плавного запуска использован полевой транзистор, исток которого подключен к положительному выходному выводу узла плавного запуска, сток - к положительному входному выводу узла плавного запуска, а затвор соединен через диод с истоком полевого транзистора, через резистор- со стоком полевого транзистора, а через конденсатор - с отрицательным входным выводом узла плавного запуска.

Схема стабилизатора постоянного напряжения представлена на чертеже.

Стабилизатор содержит регулируемый преобразователь 1, состоящий из регулирующего элемента 2, нерегулируемого преобразователя 3 и выпрямителя 4, включенный между входными 5 и выходными 6 зажимами стабилизатора, цепь обратной связи из делителя на резисторах 7 и 8, усилителя 9 и опорного элемента 10. Выход 11 цепи обратной связи подключен к управляющему входу регулируемого преобразователя 1. Узел 12 плавного запуска подключен положительным входным выводом 13 к источнику постоянного напряжения 14, а положительным выходным выводом 15 - к опорному элементу 10. Узел 12 плавного запуска состоит из полевого транзистора 16, исток которого подключен к выводу 15, сток - к выводу 13, а затвор соединен через диод 17 с истоком полевого транзистора 16, через резистор 18 - со стоком транзистора 16, а через конденсатор 19 - с отрицательным входным выводом 20 узла плавного запуска 12. Выходные зажимы 6 стабилизатора напряжения подключены к электродам электронно-лучевой трубки 21. Для обеспечения возможности подрегулировки выходного напряжения опорный элемент 10 выполнен на стабилитроне 22, зашунтированном переменным резистором 23.

На чертеже показан вариант питания, при котором входные зажимы 5 стабилизатора и входные зажимы 13 узла 12 плавного запуска подключены к одному источнику постоянного напряжения 14. В общем случае возможно раздельное питание силовой части стабилизатора и узла плавного запуска.

При включении источника питания 14 напряжение питания подается на входные зажимы 5 регулируемого преобразователя 1,

на накал электронно-лучевой трубки 21 и на входной вывод 13 узла плавного Запуска 12. При подаче питания в первый момент полевой транзистор 16 заперт. Ток через него отсутствует. Напряжение на затворе равно напряжению отсечки. Напряжение на выходном зажиме 15, стабилитроне 22 и резисторе 23 также равно напряжению отсечки транзистора 16. При этом с усилителя 9 постоянного напряжения подается запирающий потенциал на управляющий вход регулируемого преобразователя 1, и напряжение на входе преобразователя 3 отсутствует. Следовательно отсутствует и выходное напряжение стабилизатора, в то время как напряжение накала уже подано.

По мере заряда конденсатора 19 через резистор 18 увеличивается потенциал затвора и потенциал истока полевого транзистора 16. При этом напряжение управления затвор - исток возрастает от напряжения отсечки до нуля за время равное постоянной времени цепи заряда конденсатора 19 через резистор 18 от источника напряжения 14, подключенного к входным выводам 13 и 20.

Напряжение на стабилитроне 22 возрастает по экспоненте. Возрастает напряжение на входе и значит, выходе усилителя постоянного напряжения 9, регулирующий элемент 2 отпирается, плавно увеличивается напряжение, подаваемое на вход преобразователя 3. С выхода преобразователя 3 напряжение, так же плавно возрастающее, поступает на выпрямитель 4, где выпрямляется, умножается, фильтруется и поступает на электроды электронно-лучевой трубки 21. Поскольку напряжение накала подается на электронно-лучевую трубку сразу после включения питания, а высокие напряжения - по истечении заданного промежутка времени, эмиссии из холодного катода не происходит, так как катод за это время успевает разогреться.

Нарастание напряжения на выходе стабилизатора постоянного напряжения происходит до тех пор, пока напряжение на стабилитроне 22 не достигнет его напряжения стабилизации. При этом через стабилитрон начинает протекать ток, величина которого определяется только параметрами полевого транзистора 16 и равна максимальному току открытого транзистора.

Схема на полевом транзисторе 16 работает в режиме стабилизации тока. Ток транзистора 16, а значит, и стабилитрона 22 не зависит от параметров цепи, обеспечивающей задержку включения. Это позволяет увеличивать постоянную времени заряда конденсатора 19, а следовательно, и время нарастания высоких выходных напряжений увеличением резистора 18 до тех пор, пока величина тока заряда не станет соизмеримой с обратным током диода 17.

Диод 17 служит для защиты перехода затвор - исток от прямого тока затвора, который может появиться при закорачивании или пробое стабилитрона 22 и при больших всплесках питающего напряжения. При кратковременном исчезновении напряжения источника питания 14 конденсатор 19 быстро разряжается через диод 16 и малое сопротивление резистора 23. При возникновении напряжения описанный выше процесс снова повторяется.

В установившемся режиме стабилизатор постоянного напряжения работает как обычная схема компенсационного стабилизатора последовательного типа. Например, при увеличении тока нагрузки напряжение на выходе стабилизатора постоянного напряжения, вследствие постоянства внутреннего сопротивления высоковольтного выпрямителя, уменьшается. Это приводит к уменьшению напряжения на делителе обратной связи 7 и 8 и увеличению разностного напряжения, поступающего на вход усилителя 9 постоянного напряжения, что приводит к еще большему открыванию регулирующего элемента 2. При этом, напряжение на входе преобразователя 3 возрастает на такую величину, что выходное напряжение остается постоянным. Аналогично работает стабилизатор и при воздействии других дестабилизирующих факторов.

Таким образом, выполнение узла запуска стабилизатора постоянного напряжения на полевом транзисторе, диоде,конденсаторе и резисторе позволяет обеспечить плавное нарастание напряжений на электродах электронно-лучевой трубки в течение заданного промежутка времени, при малой величине емкости конденсатора 19, что расширяет функциональные возможности стабилизатора при относительной простоте узла плавного запуска. Кроме того, схема на полевом транзисторе является стабилизатором тока и стабилитрон питается стабилизированным током, что приводит к увеличению коэффициента стабилизации выходного напряжения стабилизатора.

Формула изобретения

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулируемый преобразователь, включенный между входными и выходными

зажимами стабилизатора, цепь обратной связи с опорным элементом, выход которой соединен с управляющим входом регулируемого преобразователя, а вход - с выходными зажимами стабилизатора, и узел плавного запуска, подключенный входными выводами к входным зажимам стабилизатора, а выходными выводами - к опорному элементу, причем узел плавного запуска состоит из транзистора, резистора, конденсатора и диода, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и упрощения схемы стабилизатора напряжения, в качестве транзистора узла плавного запуска использован полевой транзистор, исток которого подключен к положительному выходному выводу узла плавного запуска, сток - к положительному входному выводу узла плавного запуска, а затвор соединен чере диод с истоком полевого транзистора, через резистор - со стоком полевого транзистора, а через конденсатор - с отрицательным входным выводом узла плавного запуска.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 535559, кл. G 05 F 1/56, 1977.

5 2. Авторское свидетельство СССР № 642832, кл. Н 02 М 3/335, 1978.