Транзисторный регулятор напряжения

. РЕСПУБЛИН 19) (11) Р 9 3 ОБРЕТЕЛЬСТВУ А во СССР68,СССР76.СССР ена ЯсисГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ВТОРСКОМУ СЕИД(71) Калужский завод автомотоэлектрооборудования им.60-летия ОКтября (53) 621.316.722.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельст )1 276220, кл. Н 02 Р 9/30, 192. Авторское свидетельство 9 572889, кл. Н 02 Р 9/30, 193. Авторское свидетельство по заявке 9 3009689/24-07, кл. Н 02 Р, 9/30, 1980.(54)(57). ТРАНЗИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий входной резистивный делитель напряжения, выводы которого предназначены для подключения к шинам энергосистемы, опорный элемент, узел сравнения, один из ,входов которого соединен со средней точкой входного делителя, а другой вход - с выходом опорного элемента; выход узла сравнения соединен с входом усилителя мощности, выход которого предназначен для подключения к обмотке возбуждения генератора, цепь положительной обратной связи, подключенную между выходом и входом усилителя мощности, блок защиты выходного транзистора регулятора напряжения от короткого заьыкания, выход тактового генератора импульсов которого связан с входом усилителя мощности, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, тактовый генератор импульсов выполнен на однопереходном транзисторе, времязадающемконденсаторе и резисторе, причем один вывод времязадающего конденсаторасоединен с входом усилителя мощности, другой вывод связан с эмиттером одно- йЪ переходного транзистора и через резистор - с выходом опорного элемента и,. С второй базой однопереходного транзистора, первая база которого соедин с "плюсовой" шиной питания энерго темь .Изобретение относится к электротехнике, а именно к регуляторам на-пряжения для генераторов с электромагнитным возбуждением, преимущественно для автотракторных системэлектроснабжения. 5Известны транзисторные регуляторынапряжения, выходной транзистор усилителя мощности которых имеет узелзащиты от короткого замыкания обмотки возбуждения генератора на минус" 10энергосистемы 11 Ди О 3Недостатком этих регуляторов является то, что для срабатываиия узлазащиты необходимо предварительновключить выходной транзистор на заксроченную обмотку возбуждения для определения ее состояния на время,определяемое необходимым уровнем настройки защиты, При,этом, в зависимости от сочетания параметров элементов регулятора или узла защиты мгновенные значения тока и мощности могут превысить предельно допустимыезначения, что снижает надежностькак регулятора напряжения так и лвсей энергосистевы,Наиболее близким к изобретениюпо техническому решению являетсятранзисторный регулятор напряжения,содержащий входной резистивйый делитель напряжения, выводы которогопредназначены для подключения к шинам,питания энергосистемы, опорный элемент, узел сравнения, один из входовкоторого соединен со средней точкойвходного делителя, а другой вход - З 5с выходом опорного элемента, выходузла сравнения соединен с входом уси.лителя мощности, выход которого пред.назначен для подключения к обмоткевозбуждения генератора, цепь положительной обратной связи, подключенную.между выходом и входом усилителяМощности, блок защиты выходного транзистора усилителя мощности от короткого замыкания обмотки возбуждения, 45выход тактового генератора импульсов которого связан с входом усилителя мощности 134.Недостатками этого регулятора являются высокое напряжение включениясилового транзисторного ключа, чтоухудшает условия самовозбуждениягенератора без аккумуляторной батареи и сужает функциональные возможности регулятора, коммутация силового транзисторного ключа при напряжениях больших, чем регулируемое,и неограниченное возрастание токачерез транзисторный ключ при отключении клеммы масса" от. регулятора,что уменьшает надежность регулятора. 60Целью изобретения является повышение надежности.Поставленная цель достигаетсятем, что в транзисторном регуляторенапряжения, содержащем входной ре зистивный делитель напряжения, выводы которого предназначены для подключения к шинам питания энергосистемы, опорный элемент, узел сравнения, один иэ входов которого соединен со средней точкой входного делителя, а другой вход - с выходомопорного элемента, выход узла сравнения соединен с входам усилителямощности, выход которого предназначен для подключения к обмотке возбуж.дения генератора, цепь положительнойобратной связи, подключенную междувыходом и входом усилителя мощности,блок защиты выходного транзисторарегулятора напряжения от короткогозамыкания обмотки возбуждения, выходтактового генератора импульсов которого связан со входом усилителя мощности, тактовый генератор импульсоввыполнен на однопереходном транзисторе или его аналоге на биполярныхтранзисторах, времязадающем конденсаторе и резисторе, причем один извыводов времязадающего конденсаторасоединен с входом усилителя мощности, другой вывод связан с эмиттеромодно ереходного транзистора и черезрезистор - с выходом опорного элемента и второй базой однопереходноготранзистора, первая база которогосоединена с "плюсовой" шиной питанияэнергосистемы,На чертеже представлена структурная схема регулятора напряжения. Транзисторный регулятор напряжения содержит входной резисторный делитель 1 напряжения, выводы которого соединены с шинами питания энергосистемы, а средняя точка подключена к одному из входов узла 2 сравне-. ния ( компаратора), второй вход которого соединен с выходом опорногоэталонного) элемента 3. Выход узла 2 сравнения подключен к входу усилителя 4 мощности, выход 5 которого предназначен.для соединения с обмоткой возбуждения генератора. Цепь положительной обратной связи образована резистором б, подключенным между коллектором транзистора 7 и базой транзистора 8 усилителя 4 мощности, что превращает его в триггер. Блок 9 защиты от короткого заьвкания обмотки возбуждения. на фминусф энергосистемы выполнен на однопереходном тран зисторе 10 и времязадающем конденсаторе 1 и резисторе 12. Один из выво дов конденсатора 11 соединен с базой транзистора 8, а другой вывод - с эмиттером однопереходного транзистора 10. Эмиттер транзистора 10 через резистор 12 соединен с выходом опорного элемента 3 и своей же первой ба зой. Вторая база транзистора 10 подключена к "плюсовойф шине питания энергосистемы.3 Ф Заказ 376/53 Тираж 667 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д.4/5.филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Регулятор работает следующим образом.Генератор 9 тактовых импульсов формирует на базе входного транзисто; ра 8 усилителя 4 мощности 1 триггере 1 тактовые импульсы кратковременно открывающие выходной транзистор 7. Скважность этих импульсов более 100.При напряжении на выводах резистивного делителя напряжения меньше заданного, напряжение на выходе ком паратора:.2 отсутствует. Транзистор 7 удерживается в открытом состоянии обратной связью через резистор 6 положительной обратной связи. Регулируемое напряжение при этом увеличивает ся. При.достижении заданного уровня регулируемого напряжения на выходе компаратора 2 появляется напряжение, открывающее транзистор 8 и закрывающее транзистор 7, и регулируемое напряжение уменьшается. Далее процесс повторяется.При напряжении генератора и на входном делителе 1 напряжения значительно большем, чем регулируемое,. ток через резистор 6 положительной обратной связи и через выходную цепь компаратора 2 сТановится значительно больше тока, создаваемого на входе усилителя 4 мощности тактовым генератором 9, и выходной транзистор 7 триггера 4 не включается. Этот режим работы регулятора возникает при отключении нагрузки от генератора, работающего без аккумуляторной батареи. .При самовозбуждении генератора беэ аккумуляторной батареи, по мере увеличения напряжения генератора, первым открывается выходной транзистор 7 триггера 4, так как напряжение генератора на входе триггера делится 40 на резисторе 6 положительной обратной связи и входном сопротивлении триггера. При этом обмотка возбуждения генератора подключается через выходной транзистор 7 триггера 4 к 45 плюсовой шине энергосистемы. При отключении клеммы фмасса" от регулятора питание регулятора осуществляется через обмотку возбуждения и демпфируниций диод. Выходной транзистор 7 триггера 4 открывается и напряжение питания регулятора становится равным падению напряжения на выход/ ном транзисторе 7 триггера. Ток через обмотку возбуждения увеличивается до тех пор, пока напряжение на выходном транзисторе 7 триггера недостигает величины, определяемой реэистором 6 положительной обратнойсвязи и входным сопротивлением триггера, после чего выходной транзистор7 закрывается и напряжение питаниярегулятора увеличивается скачкообразно до величины, определяемой током обмотки возбуждения, которая разряжается на внутренние цепи регулятора, это напряжение не опасно длярегулятора и экспоненциально уменьшается до значения регулируемого напряжения. После этого тактовый генератор 9 включает выходной транзистор7 триггера и ток в обмотке возбуждения возрастает.Далее процесс повторяется.При коротком замыкании вывода 5на шину "минусф энергосистеьы открывается входной транзистор 8 триггера 4, а выходной транзистор 7 закрывается. При этом через выходной транзистор 7 триггера 4 импульсамю сбольшой скважностью и частотой тактового генератора протекает ток,среднее значение которого очень мало,Таким образом подключение базывходного транзистора,8,триггера 4 квыходу компаратора 2 и к первому выводу времязадающего конденсатора 11тактового генератора 9 непосредственно и через резистор положительнойобратной связи 6, к выходному транзистору 8 триггера 4 позволяет повысить надежность устройства.При работе регулятора с индукторным генератором беэ аккумуляторнойбатареи в бортовой сети имеют местопульсации большой амплитуды, которыезначительно увеличивают частоту коммутации задающего генератора и приработе без нагрузки напряжение :.генератора при этом. увеличивается поотношению к регулируемому1 Подключение второго вывода время- задающего конденсатора 11 к эмиттеру;однопереходного транзистора 10 тактового генератора 9 непосредственно и через резистор 12 к опорному элементу 3 эталонного напряжения позволяет стабилизировать частоту следования импульсов тактового ге- . нератора 9,и,тем самым, увеличить стабильность регулируемого напряжения.