Высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК G05F1/56 H02M7/04 

(S) высоковольтный СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различных электроустановок.

Известен высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий выпрямитель, фильтр, регулирующий элемент - последовательно соединенная цепочка нескольких транзисторов с эмиттерными повторителями и резисторный делитель для распределителя напряжения между транзисторами регулирующего элемента, усилитель обратной связи, источник опорного напряжения, резисторный делитель - цепь отбора, защитное устройство 1.

Такой регулирующий элемент в высоковольтном стабилизаторе напряжения требует большого количества последовательно соединенных транзисторов, а также большое количество вспомогательных выпрямителей, для питания эммитерных повторителей регули- .

рующего элемента. Транзисторная цепочка регулирующего элемента должна .быть рассчитана на 2-2,5 кратное значение выпрямленного напряжения, учитывая перенапряжение, возникающее во время переходного процесса в момент включения и выключения стабилизатора напряжения.

Наиболее близким по технической

,Q сущности из известных полупроводниковых стабилизаторов напряжения является стабилизатор напряжения, содержащий трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого одними кои15 тактами подключена к входу первого трехфазного выпрямителя, регулирующий транзистор, включенный параллельно выходу этого выпрямителя, причем в коллектор транзистора включен

20 резистор, два последовательно включенных разнополярных эммитерных повторителя, причем в базах и коллекторах каждого из них включены ограничительные резисторы, два основных . 395 трехфазных мостовых выпрямителя, включенных параллельно, причем один из выпрямителей подключен ко вторичной обмотке трансформатора, соединен ной .звезйой, а другой выпрямитель : подключен к другой вторичной обмотке Трансформатора, соединенной треуголь ником, дроссель, подключенный к минусу выпрямителя , конденсатор, подключенный параллельно выходу стабилизатора, усилитель обратной связи, например, транзисторный балансный усилитель. Включенный параллельно выходу стабилизатора, опорный стабилитрон с ограничительным резист тором, включенного на входе инвентирующего каскада балансного усилителя , вспомогательный стабилитрон с ограничительным резистором, генератор высокочастотного напряжения, раз вязывающий трансформатор, включенный на выходе генератора высокочастотного напряжения, вторичная обмотка этого трансформатора через мостовой Выпрямитель, на выходе которого подключен конденсатор, подключена к входу ЭМИттерного повторителя (эмиттер-база) , вспомогательный -Грансформатор, вторичные обмотки Которого че рез мостовые схемы выпрямителей служат для питания эммитёрных повторителей и reHepatopa высокочастотного напряжения 2. Такой стабилизатор имеет хорошую стабильность и большой ко:эффициент подавления переменной составляющей при работе, на постоянную HarpyaiKy. При работе на импульсную нагрузку, особенно если эта нагрузка низкочастотная, из-за наличия большого количества баластных; сопротивлений в коллекторных и базовых цепях регулирующего транзистора и эммитерных повторителей, а также наличия конденсаторов в Выходных и входных цеП.ЯХ усилителя обратной связи и генератора высокочастотного напряжения, увеличивается время заряда выходного конденсатора-стабилизатора. Это приводит к появлению низкочастотной модуляции на выходе стабилизатора (нестабильности выходного напряжения). Импульсный ток нагрузки наводит в обмотках трансформатора высоковольтные импульсы ЭДС самоиндукции, что приводит к выходу из строя транзисторов регулирующего элемента, или вызывает необходимость увеличения количества последовательно вклюменных регулирующих транзисторов для увеличения надежности работы стабилизатора. Но это приводит к усложнению схемы самого стабилизатора. Цель, изобретения - уменьшение динамического сопротивления стабилизатора, увеличение КПД, увеличение надежности работы, упрощение схемы. Указанная цель достигается тем, что в стабилизатор напряжения постоянного тока, введены понижающий трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к выходным выводам, одна вторичная обмотка - к первичной обмотке первого, трехфазного трансформатора, а две другие вторичные обмотки подключены к входам третьего и четвертого трехфазных выпрямителей, второй стабилитрон, включенный между катодом первого стабилитрона и плюсовым входом питания усилителя обратной связи, третий стабилитрон, подключенный параллельно регулирующему транзистору, причем его катод подключен к коллектору, а анод - к эмиттеру транзистора. На чертеже представлена принципи- ; альная электрическая схема высоковольтного стабилизатора напряжения постоянного тока. Стабилизатор содержит понижающий трехфазный трансформатор 1, трехфазный трансформатор 2 причем первичная обмотка трансформатора 2 соединена с вторичной обмоткой трансформатора 1, основной трехфазный мостовой выпрямитель 3, подключенньж к вторичной обмотке трансформатора 2, конденсатор k, подключенный Параллельно выходу выпрямителя 3, трехфазный мостовой выпрямитель 5. включенный в разрыв нуля первичной обмотки трансформатора 2. Стабилитрон 6 подключен параллельно выходу выпрямителя 5 причем катод стабилитрона 6 подключен к выпрямителю 5 регулирующий транзистор 7 подключен параллельно выпрямителю 5. причем коллектор транзистора 7 подключен к плюсу выпрямителя 5 а эмиттер к минусу выпрямителя 5 вспомогательный мостовой выпрямитель 8 подключен к второй вторичной обмотке трансформатора 1, транзистор 9 (эмиттерный повторитель) коллектором подключен к мосту выпрямителя 8, а эмиттером к базе транзистора 7, минус выпряТлителя 8 соединен с минусом выпрямителя 5f второй вспомогательный 5 мостовой выпрямитель 10 подключен к третьей вторичной обмотке трансформатора 1, последовательно соединенные стабилитроны 11 и 12, причем анод стабилитрона 11 соединен с минусом выпрямителя 10 и минусом р.Ы прямителя 3, катод стабилизатора че рез резистор 13 соединен с п/дасом выпрямителя 10, усилитель 1 обратной связи, например, интегральный операционный усилитель, питающимиэлектродами подключенный к стабилитронам 11 и 12, инеинвертирующим эл тродом, подключенный к средней точке соединения стабилитронов 11 и 12 а выходной электрод подключен к баз транзистора 9, потенциометр 15, подключенного к выходу стабилизатора, а подвижный контакГ которого по ключен к инвертирующему входу усили теля 1 обратной связи. Стабилизатор работает следующим образом. При изменении сетевого напряжения или при изменении величины тока нагрузки на выходе стабилизатора появится сигнал рассогласования нестабильность выходного Напряжения Соответственно и на входе усилитель обратной связи (база-эмиттер) появится сигнал рассогласования, вели чина которого в К -r-J раз меньш чем сигнал рассогласования выходног напря5кения. UQ - величина напряжения опорного .1сточника (стабилитрон 11), Усиленный по напряжению сигнал подается на вход эмиттерного повторителя (транзистор 9) усилителя мощ ности (транзистор 7). В зависимости от того какой знак имеет изменение сетевого напряжения или изменение нагрузки происходит или подзапирание или приоткрывание транзистора 7, например, при увеличении сетевого напряжения или при уменьшении то ка нагрузки происходит подзапирание транзистора 7. Этр приводит к поддержанию постоянства напряжения на выходе стабилизатора. Для предотвращения пробоя транзистора 7 от высоковольтных высокочастотных импульсов напряжения, наводимых в цепи первичной обмотки трансформатора 2 при резких изменениях токов нагрузок (включенных и выключенных) сетевого напряжения, параллельно эмиттерколлектор транзистора 7 установлен стабилитрон 6. Этот стабилитрон не 886 позволяет развиться импульсу напряжения самоиндукции больше величины пробивного напряжения стабилитрона. Применение предлагаемого стабилизатора позволяет значительно уменьшить габариты устройства, несмотря на введение понижающего трехфазного трансформатора. Значительное уменьшение количества конденсаторов на выходе стабилизатора вызвано значительным уменьшением динамического сопротивления стабилизатора, так как из схемы регулирующего элемента убран ограничительный резистор и значительно упрощена схема. Формула изобретения 1. Высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий первый трехфазный трайсформатор, первичная обмотка которого одними контактами подключена к входу Первого трехфазного мостового выпрямители, регулирующий транзистор, включенный параллельно выходу первого трехфазного мостового выпрямителя, эмиттерный повторитель на транзисторе, эмиттер которого соединен с базой регулирующего транзистора, второй трехфазный выпрямитель , подключенный к вторичной обмотке первого трехфазного трансформатора, конденсатор, включенный параллельно выходу второго выпрямителя и выходным выводам, переменный резистор, включенный параллельно выходу второго трехфазного выпрямителя, первый стабилитрон, катодом подключенный к минусовому выходу первого трехфазхого выпрямителя, анодом - к минусовому выходу второго трехфазного выпрямителя, третий трехфазный выпрямитель, минусовый выход которого соединен с анодом первого стабилитрона, четвертый трехфазный выпрямитель, минусовый выход которого подключен к минусовому выходу первого трехфазного выпрямителя, а плюсовый выход - к коллектору транзистора эмиттернбго повторителя, усилитель обратной связи, подключенный через резистор параллельно третьему трехфазному выпрями-. телю, неинвертирующий вход усилителя обратной связи подключен к катоду первого стабилитрона, а инвертирующий

вход к подвижному контакту переменного резистора, выход усилителя обратной связи подключен к базе транзистора эмиттерного повторителя, о т лича-ющийся тем, что, с целью уменьшения рииамического сопротивления, увеличения КПД, упрощения схемы и увеличения надежности стаби- . лизатора при работе на импульсную на грузку, в него введены понижающий трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам, одна вторичная обмотка - к первичной обмотке первого трехфазного трансформатора, а две другие вторичные обмотки подключены к входам третьего и четвертого трехфазных выпрямителей, второй стабилитрон, включенный между катодом первого стабилитрона и плюсовым входом питания усилителя обратной связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

рис. y-lt.