Полупроводниковый регулятор напряжения для электрического генератора

(72) Авторы изобретения И. А. Тимофеев и Чум Заявител ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА Изобретение относит технике и может быть и для стабилизации и рег ряжения электрических преимущественно для ге установок автономных с снабжения. Известен также регулятор напряжения для электрического генератора, содержащий измерительный блок, коммутирующий транзистор с сопротивлением в коллекторной цепи, исполнительный блох на силовых транзисторах, блок защиты от короткого замыка ния в цепи обмотки возбуждения, выполненный на транзисторе, резисторах и конденсаторе 23. я к электропользовано лирования на енераторов, ераторных стем энергоИзвестен контактно-транзисторныйрегулятор напряжения для генерато-Ьов постоянного и переменного тока,содержащий силовой транзистор, нели- Однако слабая помехазащищенностьнейное сопротивление, управляющее схемы защиты от короткого замыканияреле и релейный элемент защиты сило. в цепи обмотки возбуждения такого ревого транзистора от коротких замы.- " 15 гулятора напряжения приводит к ложнымканий обмотки возбуждения на массу 1 3, запираниям силового транзистора иОднако в этом регуляторе напря- полному развозбуждению генератора,жения частота переключения транзистор- а это увеличйвает количество срабаты+ного ключа в процессе регулирова- ваний контактора, включающего в сетьния нестабильна, а малое быстродей электрооборудования электрический гествие схемы защиты от коротких за- нератор, что уменыает его срок слфжмыканий в цепи обмотки возбуждения бы и приводит к дополнительному разне позволяет надежно защищать сило- ряду аккумуляторной батареи. Указанвой транзистор. ный недостаток проявляется и при пе3 8396ремежающем коротком замыкании обмо 1 ки Возбуждения на массу,Наиболее близким техническимрешением к изобретению является полупроводниковый регулятор напряжениядля электрического генератора, содержащий входной резистивный делитель,напряжения, крайние выводы которогопредназначены для подключения кякорным цепям генератора, а средняяточка соединена с инвертирующим Входом компаратора, неинвертирующий:входкоторого подключен к выходу источника эталонного напряжения, промежу" .точный усилитель, выход которого связан со входом силОВОГО транзистОрного ключа, Выход которого предназначен щя соединения с одним из выводов Обмотки возбуждения электрического генератора и,катодом диода, шун Втирующего обмотку возбуждения генератора, анод которого соединен с общей шиной питания 3 3,Недостатком известного регулятораявляется низкая надежность, вызванная отсутствием защиты выходноготранзистора от коротких замыканийна массу, а также низкое качествоэлектрОэнергии из-за заВисимости частоты переключений транзисторов от реВжима работы, что вызывает низкочастотную модуляцию выходного напряжения якорных цепей электрического генератора.Целью изобретения является повыЗ 5шение надежности и улучшение качества энергии.Указанная цель достигается тем,что в регулятор напряжения для элект"рического генератора, содержащий вход-,ной резистивный делитель напряжения, крайние выводы которого предназначены для подключения к якорнымцепям генератора, а средняя точка,соединена с инвертирующим входомкомпаратора, неинвертирующий вход ко.торого подключен к выходу источни"ка эталонного напряжения, промежуточный усилитель, выход которого связан со Входом силового транзисторного58ключа, выход которого предназначендля соединения с одним из выводовобмотки возбуждения генератора икатодом диода, шунтирующего обмоткувозбуждения генератора, анод которо 55го соединен с общей шиной источникапитания, введены генератор тактовыхимпульсов, цепь положительной обратной связи, элемент И и элемент ИЛИ,8выход которОГО подключен ко входу промежуточного усилителя, крайнис Выводы которОГО предназначены для подключения к якорным цепям электрического генератора, а средняя точка соединена с инвертируащим входомкомпаратора, неинвертируащий входкоторого подключен к источнику эталонного напряжения, промежуточный усилитель, выход которого предназначен для соединения с ОднИМ Извыводов обмотки возбуждения генератора и катодом диода, шунтирующего обмотку возбуждения генератора,анод которого соединен с общей шиной источника питания, а первый ивторой входы соответственно к выходу генератора тактовых импульсови выходу элемента И, первый вход которого СЬединен с выходом компаратора, а второй - через цепь положительной обратной связи - с выходомсилового транзисторного ключа,Кроме того, в устройство дополнительно введены генератор пилообразНОГО НаПРЯжЕНИЯ И ЕМКОСТНЫй ДЕЛИтель включенный между общей шинойэлектрического генератора или выходом генератора пилообразного напряжения, синхронизирующий вход которого подключен к выходу генераторатактовых импульсов, а выход емкостного делителя подключен к инвертирующему входу компаратора,На чертеже представлена блок-схема регудятора напряжения,Регулятор напряжения содержитрезистивный делитель 1 напряжения,выполненный на резисторах 2 и 3,крайние выводы которого предназначены для подключения к якорным цепям электрического генератора, генератор 1 пилообразного напряжения,емкостный,делитель 5, выполненныйна емкостях 6 и 7 и включенный между общей шиной электрического генератора и, выходом генератора ц пилообразного напряжения, источник 8эталонного напряжения, генератор 9тактовых импульсов, компаратор 10,инвертирующий вход которого соединен со средней точкой резистивного делителя .1 и выходом емкостного делителя 5, а неинвертирующийвход соединен с выходом источника9 эталонного напряжения. ЭлементИЛИ 11, первый вход которого подключен к выходу генератора 9 тактовых импульсов, подключенному так5 9839же к синхронизирующему входу генератора ч пилообразного напряжения,элемент И 12, у которого первыйвход соединяется с выходом компаратора, 10. а выход - со вторым входом элемента ИЛИ 11, промежуточныйусилитель 13, цепь 1 ц положительной обратной связи, силовой транзисторный ключ 15, обмотку возбуждения 16, зашунтированную диодом О17. Выход транзисторного ключа 15соединен с одним из выводов обмотки16 возбуждения и через цепь 14 положительной обратной взи подсоединен ко второму входу элемента И 12. 15Выход элемента ИЛИ 11 подключен ковходу промежуточного усилителя 13,соединенному со входом транзисторного ключа 15,Регулятор напряжения работает 20следующим образом,Генератор 9 тактовых импульсовФормирует тактовые импульсы, скважность которых. составляет 0=200-100,а частота выбирается из условий мак Зсимапьной частоты переключения тоан. зисторного ключа 15 . Тактовые импульсыпроходят через элемент ИЛИ 11, и усиленные промежуточные усилители 13 крат,ковременно открывают транзисторныйключ 15. Такое кратковременное открывание транзисторного ключа 15 неоказывает влияния на величину токавозбуждения в процессе регулирования, При напряжении электрического генератора ниже заданного на выходекомпаратора 10 появляется сигнал,разрешающий прохождение сигнала положительной обратной связи черезцепь 1 М положительной обратной связи с выхода транзисторного ключа 15.После прихода очередного тактовогоимпульса транзисторный ключ 15 открывается, и сигнап положительной обратной связи через элемент И 12, эле-мент ИЛИ 11, усиленный промежуточ-.ным усилителем 13, поступает на входтранзисторного ключа 15 и удерживает его в .открытом состоянии. Ток через обмотку 16 возбуждения увеличивается, а следовательно, увеличивает-ся и напряжение на электрическомгенераторе, .и когда оно превысит заданное, на выходе компаратора 10 появится сигнал, заключающий прохождение сигнала положительной обратнойсвязи с выхода транзисторного ключа 15. Транзисторный ключ 15 закрывается. Ток через обмотку возбуждения уменьшается, а следовательно,уменьшается и напряжение на электрическом генераторе. Далее описанныепроцессы повторяются.При коротком замыкании на массув цепи обмотки 16 возбуждения тактовые импульсы открывают транзистор"ный ключ 16. Однако отсутствие сигна.ла положительной обратной связи непозволяет удерживать его в открытом состоянии на время действия разрешающего импульса с выхода кампаратора 10 . При длительном короткомзамыкании электрический генвоаторразвозбуждается.Открывание транзисторного ключа 15на время действия тактовых импульсов пуи коротком замыкании не приводит его к выходу из строя, так каксредняя мощность, выделяемая на нем,мала вследствие большой скважноститактовых импульсов.После устранения короткого замы-.кания в цепи обмотки 16 возбужденияпоявляется сигнал положительной обратной связи с выхода транзисторного ключа 15 и нормальная работа регулятора напряжения восстанавливается.,Введением в регулятоо напряжейиягенератора ч пилообразного напряжения и емкостного делителя 5 осуществляется стабилизация частоты переключения транзисторного ключа 15.Напряжение пилоооразной Формы свыхода генератора 4 пилообразногонапряжения, засинхронизированноготактовыми импульсами от генератора9 тактовых импульсов, поступает на1 вход емкостного делителя 5. На инвертирующем входе компаратора 10 появится напряжение с выхода резис"тивного делителя 1, пропорциональное напряжению генератора постоянного или переменного тока и промодулированное пилообразным напряжением,которое пропорционально пилообразному напряжению с выхода генератора1 пилообразного напряжения . Иодулирование напряжения с выхода резистивного делителя 1 обеспечивает изменение напряжения на инвертирующем вхо-,де 1 О относительно его неинвертирующего входа с постоянной частотой,определяемой генератором 9 тактовых импульсов. Следовательно, и разрешающий сигнал на выходе компаратора 10 будет иметь постоянную частоту а его скважность будет опреде/7лягься величинами напряжений с выхода резистивного делителя 1 и источника 8 опорного напряжения.Предлагаемое выполнение регулятора напряжения обеспечивает его высокую надежность и позволяет стабилизировать частоту переключения транзисторного ключа, а следовательно, повышает качество электроэнергии. формула изобретения 1. Полупроводниковый регулятор напряжения для электрического генератора, содержащий входной резистивный делитель напряжения, крайние выводы которого предназначены для подключения к якорным цепям генератора, а средняя точка соединена 0 инвертирующи 4 входом компаратора, неинвертирующий вход которого подключен к выходу источника эталонного напряжЕния, промежуточный усили-ф тель, выход которого связан с входом силового транзисторного ключа, выход которого предназначен для соединения с одним из выводов обмотки возбуждения электрического генератора и катодом диода, шунтирующего обмотку возбуждения генератора, анод которого соединен с общей шиной пиГания, о т л и ч а ю щ й й с я тем, что, с целью повышения надежности,в него дополнительно введены генератор тактовых импульсов, цепь положительной обратной связи, элементИ и элемент ИЛИ, выход которого .подключен к входу промежуточного усилителя, а первый и второй входы соответственно к выходу генератора тактовых импульсов и выходу элементаИ, первый вход которого соединен свыходом компаратора, а второй - через цепь положительной обратнойсвязи - с выходом силового транзисторного ключа.2. Полупроводниковый регулятор15 поп, 1, отличающийсятем, что, с целью повышения качества электроэнергии, дополнительновведены генератор пилообразного напряжения и емкостный делитель, вклю 20 ченный между общей шиной питанияи выходом .генератора пилообразногонапряжения, синхронизирующий входкоторого подключен м выходу генератора тактовых импульсов, а выход25 емкостного делителя подключен к инвертирующему входу компаратора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРзо й 276220, кл. Н 02 Р 9/30, 1970.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке И 2673594/24-07,кл, Н 02 Р 9/30, 1978.3, Авторское свидетельство СССРй 592002, кл. Н 02 Р 9/30, 1978.