Стабилизатор напряжения переменного тока

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДИЯЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(и) 534745 дГ б 1) Дополнительное к авт. свид-ву) Заявлено 12,06,75 (21) 2144139/О 1) ц 1пе ( 057 1/4 соединением заявки оударственный комитетавета Министров СССРпо делам изооретенийи открытий76,Бюллетень 4 43) 53) тиковано 45) Дата опубликования описания 09.03 72) Автор изобретения, Уманский 1) Заяви РЕМЕННОГО ТО ИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕН исдъя вкл Изобретение относится к вторичным гочникам электропитания устройств, пре в ляющих требование нарастания тока при ю чении, например, подогревателей катодов мощных электронных ламп. 5Стабилизаторы, используемые для пиэания таких устройств, должны обеспечивать в ряде случаев автоматическое плавное, в гечение долей или единиц секунд, нарастание напряжения или тока нагрузки до задав 1 О ного стабильного номинального значения, начиная с момента включения, Этим предотвращается возможное разрушение подогревателей катодов электронных ламп электрэдинамическими усилиями, возникающими при 15 бросках. тока в момент подачи полного напряжения накала скачком (сопротивление "холодного подогревателя обычно в 10- 20 раз меньше, чем "горячего", что и вы зывает появление бросков тока), 20Известны стабилизаторы напряжения переменного тока, не обеспечивающие плавного нарастания напряжения или тока нагрузки до номинала при включении, Более того, переходный процесс установления напряже. 25 ния или тока до номинала может иметь загухающий колебательный характер, так что в некоторые интервалы времени ток или напряжение нагрузки могут превышать номинал 1, 23.Известен стабилизатор, обеспечивающий плавное автоматическое нарастание выходного переменного напряжения на нагрузке и затем поддержание постоянства заданного его номинального значения. Такой стабилизатор является прототипом предлагаемого изобретения 3. Он содержит регулирующий элемент с блоком фазоимпульсного управления включенный в сеть переменного тока последовательно с нагрузкой, фазосдвигающую цепь подключенную параллельно регулирующему элементу и состоящую из диода, резистора, конденсатора, двух транзисторов разного типа проводимости (р-В-р итт -р-тт) резисторов и стабилитрона, а также переключающий элемент, генератор импульсов запуска, выпрямитель и измерительный орган, Кроме того, имеется вакуумный диод, включенный через резистор последовательно между савой первого и эмиттером второго транзис 534745торов, Подогреватель катода диода питается от вторичной обмотки вспомогательноготрансформатора, первичная обмотка которого подключена к сети переменного тока.В этом стабилизаторе работа блока, обео-печивающего плавное нарастание выходноготока при включении, основана на том, что вмомент включения диод еще не накален,вследствие чего регулирующий элемент заперт, По мере разогрева катода диода егосопротивление уменьшается, фазовый уголотпирания регулирующего элемента плавноизменяется, и вькодной ток плавно нарастает. Однако при кратковременном перерывев подаче напряжения сети или повторном 1 Ьвключении катод диода не успевает в достаточной мере охладиться, В результате плавное нарастание напряжения на нагрузке приповторном включении обеспечено не будет.Таким образом, основной недостаток такогостабилизатора состоит в том, что не обеспечивается плавное нарастание тока нагрузки при повторных включениях или кратковременных перерывах в подаче питающегопеременного напряжения сети,Цель изобретения - повышение надежности за счет плавного нарастания тока нагрузки при повторных включениях,Поставленная цель достигается тем, чтов стабилизаторе напряжения переменного36тока, содержащем ключевой регулирующийэлемент, включенный последовательно с нагрузкой и соединенный с устройством фазеимпульсного управления, включающим. фазосдвигающую цепь, состоящую из первого ивторого транзисторов разного типа проводимости, коллекторы которых через конденсатор соединены со входным зажимом, черезрезисторы годключенным к эмиттеру и базевторого транзистора типа п -р-п, соединенной с выходом измерительного органа вспомогательный трансформатор питания, и элемент, обеспечивающий плавное нарастаниевыходного тока при включении стабилизатораподключенный между базой первого иэмиттером второго транзисторов фазосдвигающей цепи, блок, обеспечивающий плавноенарастание выходного тока при включенииустройства, выполнен в виде МДП-транзистора, исток которого соединен с базой первого транзистора, сток через резистор подключен к эмиттеру второго транзистора,параллельно цепи затвора включены конденсатор, цепь эмиттера дополнительно введенного однопереходного транзистора и черезрезистор первый вьтрямитель, подключенныйко вторичной обмотке вспомогательного транс 4 юрматора, при этом второй выпрямитель,подключенный к той же обмотке, шунтированный конденсатором, через резистор подключен ко второй базе однопереходного транзистора,На чертеже изображена схема предлагаемого стабилизатора.Стабилизатор содержит регулирующийэлемент 1 с импульсно-фазовым управлени.ем, например, в виде тиристора, включенныйв сеть переменного тока последовательно снагрузкой 2, фазосдвигающую цепь, подключенную параллельно регулирующему элементу 1 и состоящую из диода 3, резистора 4,конденсатора 5, транзисторов 6 и 7 разноготипа проводимости (и-р-и и р-д-р соответственно), резисторов 8 - 12 и стабилитрона 13, Переключающий элемент 14 и генератор 15 импульсов запуска могут бытьвыполнены на основе каких-либо известныхсхем, например с примечением однопереходного транзистора, Измерительный орган 16также может быть выполнен на основе известных схемных решений, например с применением вакуумного диода насьпцения, Выпрямитель 17 используется для питанияэлементов 14 и 15,Кроме того, имеется МИП-транзистор18, сток которого подключен к базе транзистора 7, а исток - к резистору 10 черезрезистор 1 9, затвор соединен с конденсатором 20 и цепью эмиттера однопереходного транзистора 21 и через резистор 22с первым выпрямителем (диод 23 в цепиобмотки 24 вспомогательного трансформатора 25), К цепи второй базы однопереходного транзистора 21 через резистор 26подключена параллельная Р С цепочка нарезисторе 27 и конденсаторе 28 с постоянной времени, существенно меньшей, чемпостоянная времени ЕС цепочки на резисторе 22 и конденсаторе 20, Цепочка нарезисторе 27 и кондечсаторе 28 подключена к выходу второго выпрямителя (диод28, обмотки 24, 20 трансформатора 25),Входы обоих выпрямителей (обмотка 31)подключены к питающей сети переменноготока.Предлагаемый стабилизатор работаетследующим образом. В начальный моментвремени после включения сети конденсатор20 разряжен, напряжение между первой ивторой базами транзистора 21 существенно больше, чем напряжение на его эмиттере,и транзистор 21 в результате заперт. МЙП-транзистор 18 ввиду того, что на его затворе напряжение олизко к нулю, представляет собой значительное сопротивление, Поэтой причине транзистор 7 оказываетсяпрактически запертым, и конденсатор 5 фазосдвигающей цепи не заряжается, В этихусловиях переключающий элемент 14 и гене ратор 15 не срабатывают, регулирующий элемент 1 заперт, и напряжение на нагрузке 2 близко к нулю, По мере заряда конденсатора 20 через резистор 22 от первого выпрямителя (диод 23 и обмотка 24), напряжение на затворе транзистора 18 увели чивается, и транзистор 18, следовательно, транзистор 7, отпираются, Конденсатор 5 начинает заряжаться по мере отпирания р транзисторов 18 и 7 все быстрее. Напряжение на нем все быстрее будет достигать напряжения переключения элемента 14, В результате фазовый угол отпирания генератора 15 импульсов и, соответственно, ре- д гулирующего элемента 1 постепенно умень шается, Напряжение на нагрузке 2 будет постепенно увеличиваться до тех пор, пока не закончится заряд конденсатора 20 с одной стороны, и пока не будет достигнута р) заданная величина стабильного выходного напряжения на нагрузке 2 с другой, После этого МЙП-транзистор 18 и связанные с ним элементы на работу стабилизатора уже не влияют, МСтабилизация номинального напряжения на нагрузке 2 обеспечивается следующим образом, В течение положительного полупериода напряжение сети, пока регулирующий элемент 1 заперт, конденсатор 5 заряжает- ЗО ся через диод 3, резисторы 4 и 12 и транзистор 7 до напряжения переключения элемента 14, Напряжение заряда конденсатора 5 стабилизировано с помощью стабилитрона 13, Если выходное напряжение стабили-затора на нагрузке 2 и, следовательно, напряжение рассогласования, поступающее на базу транзистора 6 от выхода измерительного органа 16, возрастают под действием дестабилизирующих факторов, (относительно 40 заданного номинала), то транзистор 6 приоткрывается, а транзистор 7 подзапирается, Последнее происходит вследствие увеличения падения напряжения на резисторе 8, связанном через резисторы 10 и 19 и от 41 крытый МИП-транзистор 18 с базой транзистора 7, В результате скорость нарастания напряжения на конденсаторе 5 уменьшается. Следовательно, фазовый угол включения элемента 14, генератора 15 и регули 9 рующего элемента 1 возрастает, а напряжение на нагрузке 2 соответственно уменьшадтся. Аналогичным образом происходит обрабоч ц ка рассогласования при уменьшении выходного напряжения относительно номинала,Обеспечение плавного нарастания напряжения на нагрузке при повторных включениях питающей сети достигается следующим Е 9 Образом. При выключении сети напряжение между базами однопереходногс транзистора 21 спадает быстрее, чем напряжение на его эмиттере в силу малости постоянной времени 2 С-цепочки на резисторе 27 и конденсаторе 28 по сравнению с постоянной времени В С-цепочки на резисторе 22 и конденсаторе 20, В результате эмиттерный переход транзистора 21 отпирается и через него и токоограничиваюший резистор 32 происходит быстрый разряд конденсатора 20, При повторном включении процесс нарастания напряжения на нагрузке протекает плавно, как было описано выше, благодаря нулевым начальным условиям на конденсаторе 20,Таким образом, положительный технико-экономический эффект от использования предлагаемого стабилизатора заключается в том, что,в отличие от прототипа ь нем обеспечивается плавное нарастание напряжения на нагрузке при повторных включениях, длительность процесса нарастания может устанавливаться различным путем выбора величины постоянной времени заряда конденсатора 20 в цепи затвора МЛП-транзистора 18, Кроме того, за счет использования полупроводниковых приборов вместо вакуумного диода (в качестве элемента, обеспечивающего в прототипе плавное нарастание тока), достигается увеличение срока службы.Формула изобре тенияСтабилизатор напряжения переменного тока, содержащий ключевой регулирующий элемент, включенный последовательно в вь:- ходную цепь стабилизатора и соединенный с фазосдвигаюшей цепью, состоящей из первого и второго транзисторов разного типа проводимости, коллекторы которых через конденсатор соединены со входньм зажимом, через резисторы подключенным к эмиттеру и базе второго транзистора типа и -р- и-, соединенной с выходом измерительного органа, вспомогательный трансформатор и блок, обеспечивающий плавное нарастание выходного тока при включении стабилизатора, подключенный между базой первого и эмиттером второго транзисторов фазосдвигающей цепи, о т л и ч а ю ш и й - с я тем, что, с целью повышения надежности за счет плавного нарастания тока нагрузки при повторных включениях, блок, обеспечивающий плавное нарастание выходного тока при включении стабилизатора, выполнен в виде МДП-транзистора, исток которого соединен с базой первого транзис.Заказ 5549/223 Тираж 1029 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд, 4/5филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 тора, сток через резистор подключен кэмиттеру второго транзистора, параллельноцепи затвора включены конденсатор, цепьэмиттера однопереходного транзистора ичерез резистор первый выпрямитель, подключенный ко вторичной обмотке вспомогательного трансформатора, при этом второйвыпрямитель, также подключенный ко вторичной обмотке вспомогательного траньформатора и шунтированный конденсатором,через резистор подключен ко второй базеоднопереходного транзистора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:ф 1 Автсв Л 234475 по кл С 05 т1/16 от 1968 г.2 Авт св Л 339912 по кл С 05 11/20 от 1970 г,3, Авт,св, Ло 428367 по кл. (л 0511 1/20 от 1972 г,