Устройство для стабилизации переменного тока

И нение "Моно СССР989.СССР73. тся тония выОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(ч. 498611, кл. О 05 Р 1/44,(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Использование: изобретение относк электротехнике, а именно - к стабилизрам переменного тока источников питаустройств радиотехники, автоматики и числительной техники, Сущность изобретения; предлагаемое устройство позволяет упростить схему стабилизатора за счет исключения гальванически развязанного источника управляющего напряжения, модулируемого импульсами выпрямленного напряжения, при сохранении формы и высокой стабильности величины стабилизируемого переменного тока, Для решения этой задачи в устройство, содержащее мостовой диодный выпрямитель 6, соединенный последовательно с токовой нагрузкой и источником питания, а также регулирующий транзистор 16, усилительный транзистор 14 и резистор 13, введены полевой транзистор 10, резисторы 9, 12, 15, диод 8, конденсатор 7 и стабилитрон 11, 3 ил.ЮИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствахавтоматики и различной радоиоаппаратуре,например, в качестве источника эталонногопеременного тока, 5Известны устройства для стабилизации переменного тока, например - поавт,св. М 1312547, кл; 6 05 Р 1/12; авт,св.М 498611, кл. 6 05 Р 1/44; пат, СШАВ 4359680, кл. О 05 Р 1/56; Щербаков В,И 10Грездов Г.И, Злектронные схемы на операционных усилителях, Сйравочник, Киев,"Техника", 1983, с,41 и др,Однако указанные устройства весьмасложны, многие требуют использования 15синхронизирующего синусоидального напряжения, узлов вольтодобавки, трансформаторов, или искажают формустабилизируемого тока (или могут стабилизировать только постоянный ток), 20Наиболее близко к предлагаемому устройство по авт,св, В 498611, кл. 6 05 Е 1/44,содержащее мостовой выпрямитель, соединенный последовательно с токовой нагрузкой, к диагонали выпрямленного тока 25которого подключены эммиттер и коллекторрегулирующего транзистора, и источник управляющего напряжения, подключенныймежду базой регулирующего транзистора иэмиттером дополнительного транзистора, 30введенного с целью упрощения схемы.Однако такое устройство требует изолированного источника управляющего напряжения, тем более, что управляющеенапряжение должно модулироваться импульсами выпрямленного напряжения, чтозатрудняет реализацию данного устройства.Цель изобретения - упрощение устройства при сохранении формы и высокой стабильности величины стабилизируемогопеременного тока, Предлагаемое устройство позволяет стабилизировать выходной переменный ток, не требуя вспомогательногоисточникауправляющего напряжения, гальванически не связанного с источником стабилизируемого тока, а также без введенияуправляемых дросселей и прочих элементов, существенно усложняющих реализацию стабилизатора тока. 50С этой целью в устройство, содержащеесоединенные последовательно и формирующие силовую замкнутую цепь выводы дляподключения источника питания, выводыдля подключения нагрузки и выводы перемен ного тока мостового диодного выпрямителя, кроме того, регулирующийтранзистор, силовая цепь которого включена параллельно выводам постоянного токамостового диодного выпрямителя, усилительный транзистор и резистор, соединенный с базой усилительного транзистора, дополнительно введены резистивный датчик тока, конденсатор, полевой транзистор,.второй, третий и четвертый резисторы, диод, стабилитрон, регулируемый резистор. При этом коллектор регулирующего транзистора соединен с положительным выводом мостового диодного выпрямителя, база регулирующего транзистора через второй резистор соединена с отрицательным выводом мостового диодного выпрямителя, резистивный датчик тока включен последовательно в силовую замкнутую цепь, При этом один из его выводов соединен с выводом диагонали переменного тока мостового диодного выпрямителя, а другой через последовательно соединенные диод и зашунтированный конденсатором регулируемый резистор соединен с положительным выводом мостового диодного выпрямителя. Регулировочный вывод регулируемого резистора соединен с затвором полевого транзистора, сток которого через третий резистор соединен с отрицательным выводом мостового диодного выпрямителя, а его исток через четвертый резистор - с положительным выводом мостового диодного выпрямителя, Свободный вывод первого резистора соединен со стоком полевого транзистора, эмиттер усилительного транзистора - с истоком полевого транзистора и через переход анод-катод стабилитрона - с отрицательным выводом мостового диодного выпрямителя, коллектор усилительного тоанзистора соединен с базой регулирующего транзистора.По критерию "существенные отличия" следует отметить, что технические решения, содержащие признаки, сходные с предлагаемыми,не обнаружены.На фиг,1 показана электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - его эквивалентная схема; на фиг,3 - циклограмма работы устройства,Устройство для стабилизации переменного тока содержит выводы 1, 2 для подключения источника питания, выводы 2, 3 для подключения нагрузки, выводы 3, 4 переменного тока мостового диодного выпрямителя, резистивный датчик 5 тока, мостовой диодный выпрямитель 6, конденсатор 7, диод 8, регулируемый резистор 9, полевой транзистор 10, стабилитрон 11, третий резистор 12, первый резистор 13, усилительный транзистор 14, четвертый резистор 15, регулирующий транзистор 16, второй резистор 17,Схема устройства на фиг.2,эквивалентная схеме на фиг,1, содеркит источник выпрямленного двухполупериодного. напряжения (что фактически не влияет на условия работы элементов эквивалентной схемы), полезную токовую нагрузку Лн) (включенную последовательно в силовую цепь), управляемый резистор Л 0 ос обратной связи (включающий в,себя элементы 7 - 15 устройства на фиг,1), резистивный датчик 5 тока, включенный в силовую цепь последовательно с источником Оэх, нагрузкой Лн и регулирующим транзистором 16, и резистор 17 в цепи базы регулирующего транзистора,Для обеспечения эффективной работы схемы коэффициент усиления по току 121 э транзистора 16(особенно при токах 1 порядка нескольких ампер) должен бытьдостаточно велик(Ь 21 э порядка 10 и более, для чего обычно необходим составной транзистор, нап ример - интеграл ьн ый 2 Т 827). Если Ьз(ы) - входное сопротивление транзистора 16, ток 1 выражается через величину входного напряжения Оэх устройства и параметры элементов схемы фиг,2 (сопротивлением токовой нагрузки Лн или пренебрегаем, или обьединяем его с Л 5 следующим образом: Л 5 = Л 5+ Лн): Отсюда видно, что нестабильность тока 1, например, за счет нестабильности величины Оэх, можно компенсировать соответствующим изменением величины ЛпУстройство на фи г.1 (э кви вале нтна я схема - фиг.2) работает следующим образом.Конденсатор 7 заряжается через диод 8 до амплитудного значения полусинусоиды фиг.З,а, получаемой в результате выпрямления входного напряжения Овх (фиг.З,а) диодным мостом 6 (напряжение Ост на конденсаторе 7 показано на графике фиг,З,в) и снимаемой с резистивного датчика 5 тока. При этом напряжение Ос 7 подается на затвор полевого транзистора 10, работающего в режиме малых напряжений сток-исток Оси не свыше входного напряжения эмиттер-база. Оэб транзистора 14 и являющегося для базы регулирующего транзистора 16 источником тока (сопротивление первого резистора 13 весьма мало, так как определяется только границами технологического разброса сопротивления эмиттер-база транзистора 16). Поскольку напряжение Оси =Оэср = 0,7 В, полевой транзистор 10 работает как управляемый 5 10 15 20 25 30 35 резистор (см, книгу Щербакова В.И, и Грездова Г.И. Электронные схемы с операционными усилителями, с,41), сопротивление которого зависит от напряжения на затворе Оэи. Исходное значение напряжения затвор-исток Оэи полевого транзистора 10 устанавливается при нормальных значениях напряжения Оэх источника и нагрузки Лн 1 движком резистора 9.Увеличение (или уменьшение) тока 1, например, вследствие изменения величины Овх (фиг.З,а), приводит к некоторому увеличению (уменьшению) тока (фиг.З,б) в силовой цепи: резистивный датчик 5 тока - мост 6 - нагрузка Лнь что вызывает повышение (понижение) выпрямленного диодом 8 напряжения ОС 7 на конденсаторе 7 пропорционально среднему значению тока Увеличение (уменьшение) напряжения ОС 7 вызывает сдвиг рабочей точки на характеристике 1 (Оэи) (где 1 - ток стока транзистора 10) в сторону уменьшения (увеличения) 1 с, а так как транзистор 10 работает в режиме управляемого сопротивления, то напряжение на его выходе уменьшается (увеличивается), Поскольку напряжение сток-исток Оси(10) почти равно входному напряжению О,б транзистора 14, уменьшается (увеличивается) ток базы транзистора 16. Следовательно, увеличение (уменьшение) тока через резистивный датчик 5 тока вызывает уменьшение (увеличение) коллекторного тока через регулирующий транзистор 16, в результате чего ток 1 возвращается к исходной величине. Назначение стабилитрона 11 фиксация исходного напряжения смещения транзисторов 10 и 14,Формула изобретения Устройство для стабилизации переменного тока, содержащее соединенные последовательно и формирующие силовую замкнутую цепь выводы для подключения источника питания, выводы для подключения нагрузки и выводы переменного тока мостового диодного выпрямителя, кроме того, регулирующий транзистор, силовая цепь которого включена параллельно выводам постоянного тока мостового диодного выпрямителя, усилительный транзистор и первый резистор, соединенный с базой усилительного транзистора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью упрощения, в него введены резистивный датчик тока, конденсатор, полевой транзистор, второй, третий и четвертый резисторы, диод, стабилитрон и регулируемый резистор, при этом коллектор регулирующего транзистора соединен с положительным выводом мостового диодного выпрямителя, база регулирующего транзиРн 3 уф Составитель В,СеменовсТехред М,Моргентал Редактор Б,федотов ректор П,Гереш Заказ 3556 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производств ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,у 1 /но-изд стора через второй резистор соединена с отрицательным выводом мостового диодного выпрямителя, резистивный датчик тока включен последовательно в силовую замкнутую цепь, при этом один из его выводов 5 соединен с вь водом диагонали переменного тока мостового диодного выпрямителя, а другой его вывод через последовательно соединенные диод и эашунтированный конденсатором регулируемый резистор 10 соединен с положительным выводом мостового диодного выпрямителя, регулировочный,вывод регулируемого резистора соединен с затвором полевого транзистора,сток которого через третий резистор соединен с отрицательным выводом мостового диодного выпрямителя, а его исток через четвертый резистор соединен с положительным выводом мостового диодного выпрямителя, свободный вывод первого резистора соединен со стоком полевого транзистора, эмиттер усилительного транзистора соединен с истоком полевого транзистора и через переход анод - катод стабилитрона соединен с отрицательным выводом мостового диодного выпрямителя, коллектор усилительного транзистора соединен с базой регулирующего транзистора.