826315

Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) УДК 621.316. .722.1 (088.8) Опубликовано 30.04.81. Бюллетень16Дата опубликования описания 05,05.81 по делам иэобретеиий и еткрмтий(54) СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных электроустановках, где требуется стабилизированное напряжение постоянного тока.Известен высоковольтный стабилизатор напряжения, содержащий выпрямитель, фильтр, регулирующий элемент - последовательно соединенная цепочка нескольких транзисторов с эмиттерными повторителями и резисторный делитель для распределения напряжения между транзисторами регулирующего элемента, усилитель обратной связи, источник опорного напряжения, резистор ный делитель - цепь отбора, защитное устройство 1.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий высоковольтный трансформатор, соединенный с высоковольтным выпрямителем с фильтром, балластный резистор, включенный на выходе высоковольтного выпрямителя, двухкаскадный транзисторный регулирующий элемент, выполненный по схеме эмиттер ного повторителя, усилитель обратной связи с резисторным делителем - цепью оборота на входе, выходом соединенный с базой вход ного транзистора регулирующего элемента, два вспомогательных выпрямителя, выходной конденсатор, блок защиты, состоящий из вспомогательного источника питания с выключателем в сетевой цепи и связанных между собой датчика и исполнительного реле 2.Недостатком является отсутствие защитырегулирующего элемента при переходных процессах, возникающих при включении и выключении стабилизатора.10 Цель изобретения - .защита регулирующего элемента от перенапряжений при переходиых процессах путем задержки включения высоковольтного выпрямителя при включении стабилизатора и задержки выключения вспомогательных выпрямителей при его 1 выключении, а также при перегрузках потоку и коротких замыканиях в цепи нагрузки.Поставленная цель достигается тем, чтов стабилизатор напряжения постоянного тока введены вспомогательный трансформатор, выходные обмотки которого соединены с вспомогательными выпрямителями, цепь защиты, состоящая из тиристора, шунтирующего силовые выводы регулирующего82631 зо35 билизатора, резистор-датчик 6 тока на пере Оменном резисторе, включенный параллельэлемента, управляющая цепь тиристора состоит из резистивного датчика тока, включенного в силовую выходную шину, диода и резистора, а также шунтирующего управляющий переход тиристора обратного диода, и узел автоматического включения и выключения, состоящий из первого реле с обмоткой, шунтированной . обратным диодом и двумя контактными группами, первая замыкающая группа которых включена в первичную обмотку высоковольтного трансформатора, второго реле с обмоткой, шунтированной буферным конденсатором и двумя замыкающими контактными группами, первая из которых включена в первичную обмотку вспомогательного трансформатора, и-р-и транзистора с шунтирующим его базаколлекторный нереход резистором, конденсатора задержки и разрядного резистора, причем коллектор транзистора через вторую контактную группу второго реле соединен с выводом его обмотки и через замыкающие контакты исполнительного реле - с плюсовым выводом вспомогательного источника . питания, минусовой вывод которого соединен со вторым выводом обмотки второго реле и с выводами разрядного резистора и конденсатора задержки, другой вывод которого соединен с подвижным элементом второй перекидной контактной группы первогореле, размыкающий контакт которой, соединен с базой транзистора, а замыкающий -с вторым выводом разрядного резистора. На чертеже представлена принипиальная электрическая схема стабилизатора напряжения постоянного тока.1Стабилизатор содержит высоковольтный трансформатор 1, высоковольтный выпрямитель 2, балластный резистор 3, включенный между плюсом выпрямителя 2 и коллектором регулирующего транзистора 4, резистор-датчик 5 тока, включенный между эмиттером транзистора 4 и плюсом выхода стано,резистору 5, причем подвижный контакт резистора 6 подключен к катоду тиристора 7. Управляющий электрод тиристорачерез резистор 8 и диод 9, включенный в прямом направлении, подключен к эмиттеру транзистора 4, переход катод - управляющий электрод тиристора 7 зашунтирован диодом 10, включенным в обратном направлении. Вспомогательный трансформатор 11, вторичные обмотки которого подключены к выпрямителям 12 и 13, и-р-и транвистор 14 коллектором подключен к плюсу выпрямителя 12, а эмиттером - к базе транзистора 4, стабилитрон 15, который катодом через резистор 16 подключен к плюсу выпрямителя 13, а анодом - к катоду стабилитрона 17, минусу выпрямителя 12 и эмиттеру транзистора 4, анод стабилитрона 17 подключен к минусу выпрямителя 13, усилитель обратной 51 О15 45 5 О 55 5связи 18 (например микроскопа типа 1402 ДБ).плюсовым питающим выводом подключен к катоду стабилитрона 15, а минусовым питающим выводом - к аноду стабилитрона 17, неинвертирующий вход усилителя 18 подключен к аноду стабилитрона 15, а выход - к базе транзистора 14. Резистор 19 своим одним неподвижным контактом соединен с катодом стабилитрона 15, а другой неподвижный контакт резистора 19 соединен с минусом выхода стабилизатора, а подвижный контакт резистора 19 соединен со вторым входом усилителя 18 обратной связи. Между минусовым выходом стабилизатора напряжения и минусовым выходом выпрямителя 2 включен переменный резистор 20, подвижный контакт которого через резистор 21,подключен к аноду входа тиристорного оптрона 22, а катод оптрона подключен к минусу выхода стабилизатора.Реле 23, обмотка которого зашунтирована обратным диодом 24, подключено через выход оптрона 22 к источнику 25 питания, причем анод оптрона подключен к плюсу источника 25 питания, другой контакт реле 23 подключен к минусу источника 25 питания.Реле 26, обмотка которого зашунтирована обратным диодом 27 через эмиттер-коллекторный переход п-р-и транзистора 28 и через замыкающие контакты 29 реле 30 и размыкающие контакты 31 реле 26 соединено с плюсом источника 25. Конденсатор 32 шунтирует обмотку реле 30 и минусовым своим контактом также подключен к минусу источника 25. Резистор 33 включен между переходом коллектор-база транзистора 28.Переключающие контакты 34 реле 26 через размыкающую группу соединяют базу транзистора 28 и конденсатор 35, причем плюс конденсатора 35 соединен с подвижной частью контактов реле 26, а минус конденсатора 35 соединен с минусом конденсатора 32, Замыкающая группа контакта 34 через резистор 36 соединена с минусом конденсатора 35. Выключатель 37 включен между входом источника 25 питания и сетевым напряжением, замыкающий контакт 38 реле 30 включен между первичной обмоткой трансформатора 11 и сетевым напряжением. Замыкающий контакт 39. реле 26 включен между первичной обмоткой трансформатора 1 и сетевым напряжением. Конденсатор 40 включен между эмиттером транзистора 4 и минусом выпрямителя 2.Стабилизатор работает следующим образом,При замыкании выключателя 37 на выходе источника 25 появляется напряжение, включается реле 30, контакты 38 реле 30 замыкаются, вследствие чего на вспомогательных выпрямителях 12 и 13 появляется напряжение. Следовательно, появляется напряжение на стабилитронах 15 и 17, При этом усилитель 18 обратной связи полностью отпирает транзистор 14, что приводит к то826315 му, что через переход эмиттер-база транзистора 4 течет ток, который полностью отпирает этот транзистор. Вместе с включением контакта 38 реле 30, включаются контакты 39 этого же реле и на вход КС-цепочки (резистор 33 и конденсатор 35) подается напряжение. Происходит плавный заряд конденсатора 35. По мере заряда конденсатора 35 происходит увеличение напряжения на реле 26, так как это реле включено в эмиттерную цепь транзистора 28, а конденсатор 35 включен между реле 26 и базой транзистора 28 (схема эмиттерного повторителя). При достижении напряжения на реле 26, равного напряжению срабатывания, оно срабатывает и контакты 39 этого реле замкнутся. На выходе выпрямителя 2 появится напряжение. Так как транзистор 4 уже полностью открыт и его сопротивление близко к нулевому значению, то даже при большом зарядном токе конденсатора 40 (ограниченным только величиной резистора 3 и внутренним сопротивлением выпрямителя 2) падение напряжения на переходе эмиттер-коллектор транзистора 4 составляет не более 5 - 10 В. Величина сопротивления резистора 3 выбирается такой, что при коротком замыкании на выходе стабилизатора, ток через коллектор-эмиттерный переход транзистора 4 был бы не больше максимально допустимого. При достижении напряжения на выходе стабилизатора, равного номинальному значению, усилитель 18 обратной связи начинает работать в нормальном режиме и на регулирующем транзисторе 4 устанавливается необходимая величина напряжения. В это же самое время происходит переключение контакта 34, транзистор 28 надежно открывается, а конденсатор через нормально открытую группу контакта 34, которая становится замкнутой, разряжается на резистор 36,При выключении выключателя 37 происходит обесточивание реле 26 и выключается трансформатор 1, что приводит к обесточиванию стабилитронов 15 и 17, усилителя 18 обратной связи и транзисторов 14 и 4. Задержка выключения реле 30 осуществляется при помощи конденсатора 32, включенного параллельно этому реле. Такое выключение приводит к плавному разряду выходного конденсатора 40, фильтровых конденсаторов и дросселей выпрямителя 2. При увеличении тока в цепи нагрузки выше допустимой нормы происходит включение оптрона 22 и соответственно реле 23, в результате чего размыкаются контакты 31 и выключается питание реле 30 и реле 26, Контакты 39 и 38 размыкаются. Включение происходит по принципу, описанному выше, Повторное включение можно произвести при помощи выключения и поеледующего включения выключателя 37. При возникновении короткого замыкания в цепи нагрузки через резисторы 5 и 20 происходит разряд конденсатора 40. На входе тиристора 7 возникает напряжение включения тиристора. Включение тиристора 57 приводит к закорачиванию эмиттер-коллекторного перехода транзистора 4, что предохраняет его от пробоя. В это же самое время происходит включение оптрона 22 и выключение всей схемы в той же последовательности, что было описано выше.1 О Применение нредлатаемого стабилизатора напряжения постоянного тока позволяет увеличить надежность при создании высоковольтных источников питания на напряжения выше 200 В и на большие токи нагрузок,Формула изобретения2 е Стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий высоковольтный трансформатор, соединенный с высоковольтным выпрямителем с фильтром, балластный резистор, включенный на выходе высоковольтного выпрямителя, двухкаскадный транзисф торный регулирующий элемент, выполненный по схеме эмиттерного повторителя, усилитель обратной связи с резисторным делителем - цепью отбора на входе, выходом соединенный с базой входного транзистора регулирующего элемента, два вспомогательных выпрямителя, выходной конденсатор, блок защиты, состоящий из вспомогательного источника питания с выключателем в сетевой цепи и связанных между собой датчика и исполнительного реле, отличающийся Зю тем, что, с целью защиты регулирующегоэлемента от перенапряжений при переходных процессах путем задержки включения высоковольтного .выпрямителя при включении стабилизатора и задержки выключения вспомогательных выпрямителей при его выключении, а также при перегрузках по току и коротких замыканиях в цепи нагрузки в него введены вспомогательный трансформатор, выходные обмотки которого соединены с вспомогательными выпрямителями, р цепь защиты, состоящая из тиристора, шунтирующего силовые выводы. регулирующего элемента, управляющая цепь тиристора состоит из резистивного датчика тока, включенного в силовую выходную шину, диода и резистора, а также шунтирующего управюляющии переход тиристораобратного диода, и узел автоматического включения и выключения, состоящий из первого реле с обмоткой, шунтированной обратным диодом и двумя контактными группами, первая замыкающая группа которых включена в первичную обмотку высоковольтного трансформатора, второго реле с обмоткой,шунтированной буферным конденсатором и двумя замыкающими контактными группами, пер82635 авитель О. Овсянниед А. Бойкасж 940 Сос Техр Тир ИПИ Государ по делам изоМосква, Ж ППП Патент,овКорректор ЮПоднисноеСССРийд. 4/5роектная, 4 Редактор Ю. Кова Заказ 2490/69 ВНакаренк твенного комитета бретений и открыт- 35, Раушская наб г. Ужгород, ул. П 113 лиалвая из которых включена в первичную обмотку вспомогательного трансформатора, п-р-и транзистора. с шунтирующим его базаколлекторный переход резистором, конденсатора задержки и разрядного резистора, причем коллектор транзистора через вторую койтактную группу второго реле соединен с выводом его обмотки и через размыкающие контакты исполнительного реле - с плюсовым выводом вспомогательного источника питания, минусовой вывод которого соединен со вторым выводом обмотки второго реле и с выводами разрядного резистора и конденсатора задержки, другой вывод которого соединен с подвижным элементом второй пеоекидной контактной группы первого реле, размыкающий контакт .которой соединен с базой транзистора, а замыкающий - с вторым выводом разрядного резистора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Под ред. С. Д. Додина и Е. И. Гальперина. М., Советское радио,1969, с. 347.2. Авторское свидетельство СССРМо 654943, кл. б 05 Р 1/58, 1977.