Стабилизатор переменного напря-жения

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 817674(22) Заявлено 021178 (21) 2681361/24-07 51)М Клз С 05 Г 1/20 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(53) УДК 621, 316, .722,1(088.8) Дата опубликования описания 300381 72) Автор(54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях различной радиотехнической аппаратуры.Известен стабилизатор переменного напряжения, содержащий подключенный к входным выводам питающий трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена с отводами, к которым подключено по меньшей мере два реле с цепями управления (11.Недостатком его является сохранение перенапряжений на сетевой части обмотки трансформатора при работеустройства от сети с повышенным напряжением, снижающее его надежность, а также наличие только двух ступеней регулирования выходного напряжения - одна ступень на повышенное напряжение, а другая - на пониженное. Если одной ступени регулирования на повышенное напряжение (в большинстве случаев) бывает достаточно, то для пониженного напря жения необходимо ввести две и более ступени регулирования, так как в часы пик сетевое напряжение в 220 В снижается до 180 В и менее.Наиболее близким техничес.им решением к предлагаемому является стабилизатор, содержащий трансформатор, первичная обмотка котороговыполнена с двумя отводами, которыес одним из крайних выводов черезконтакты двух реле подключены кодному входному выводу, а вторичная обмотка, через выпрямитель сФильтром соединена с выходнымивыводами, куда также подключен делитель напряжения, состоящий издвух резисторов, стабилитрона и первого переменного резистора, регулируемый вывод которого соединен спервыми входами двух узлов управления, выходами подключенных к соответствующим реле, а вторые входыэтих узлов соединены с соответствуюцими коммутирующими элементами, подключенными параллельно соответствующим резистором делителя напряжении,причем каждый из узлов управлениявключает второй переменный резистор,два " ранзистора и диод,среднийвывод второго переменного резисторасоединен с базой первого транзистора, коллектор которого подключенк коллектору второго транзистора,эмиттер первого транзистора - к базевторого транзистора, эмиттер которо го через второй переменный резистор817674, подключен к первому входу узла управления, второй вход которого соединенс коллектором первого транзистора,а выход о зла управления через диодподсоединен. к коллектору второготраЪзистора (2,Недостаток этого стабилизатораузкий диапазон стабилизации напряжения, обусловленный наличием толькодвух ступеней регулирования.Цель изобретения - расширениедиапазона стабилизации напряжения,Поставленная цель достигается тем,что в известный стабилизатор переменного напряжения введены третьиреле, узел управления, коммутирующий элемент и резистор делителя на-,пряжения, причем во второй узелуправления введены два дополнительных резистора и первый дополнительный транзистор, а в третий узелуправления введен второй дополнительный транзистор, при этом третий резистор делителя напряжения включенмежду его первым и переменным резисторами, первый вход третьего узлауправления подключен к первомупеременному резистору, второй вход -к управляющему входу третьего коммутирующего элемента, шунтирующего цепочку из первого и третьего резисторов делителя напряжения, а введен-,ный дополнительный выход третьегоузла управления соединен с введенным дополнительным входом второгоузла управления, в котором первыйдополнительный резистор включенмежду вторым переменным резистороми эмиттером первого транзистора изашунтирован коллектор-эмиттернымпереходом первого дополнительноготранзистора, база, которого через второй дополнительный, резистор подключена к выходу второго узла управления и одному из входных выводов,а к.дополнительному входу второгоФузла управления непосредственно,кроме того, второй дополнительныйтранзистор базой подключен к базевторого транзистора и первому входутретьего узла управления, коллектор второго дополнительного транзистора подключен к дополнительномувыходу третьего узла управления,а эмиттер - к эмиттеру второго транзистора третьего узла управления ивторому выходному выводу, при этомдругой крайний вывод и введенныйдополнительный отвод первичной обмотки подключен к другому выходномувыводу через контакты третьего реле.На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизатора переменного напряжения; на фиг, 2 - 4 принципиальные схемы узлов управления.Стабилизатор содержит трансформатор 1, первичная обмотка котороговыполнена с отводами 2 - 6, выпрями.тель с фильтром 7,подключенный к вторичной обмотке трансформатора, делитель 8 напряжения, состоящийиз трех постоянных резисторов 9-11переменного резистора 12 и стабилитрона 13, делитель напряжения под 5ключен к выходу выпрямителя с фильтром, реле 14-16 с соответствующимиузлами 17 - 19 управления, постоянныерезисторы делителя напряжения зашунтированы транзисторами 20-22,база одного транзистора с дополнительным входом первого узла управления через резистор 23, а базывторого и третьего транзисторовсоединены непосредственно с допол-.нительными .входами второго и третье 15 го узлов управления соответственно.Первый узел 17 управления (фиг,2)является ключевым усилителем натранзисторах 24 и 25, образующихсоставной транзистор. База транэис 20 тора 24 подключена к среднему выводурезистора 26, подключенным однимкрайним выводом непосредственно кэмиттеру транзистора 25, и вторымвыводом - к среднему выводу перед 5 менного резистора делителя напряжения черезрезистор 27, в коллекторную цепь транзистора 25 включено.реле 14, шунтированное диодом 28для защиты от перенапряжений. РелеЗО 14 имеет всего одну группу переключающихся контактов 29, используемуюдля подключения соответствующихотводов первичной обмотки трансформатора к сети, Стабилитрон 13, ре 35зисторы 9-12 делителя 8 напряженияопределяют режим работы транзисто-ров 24 и 25. Узел 17 управленияподключен к выходу выпрямителя сфильтром 7 неПосредственно, а базовой цепью - к среднему выводу40 резистора 12 делителя 8 напряжения.Узел 18 управления (фиг.З) является ключевым усилителем на транзисторах 30 и 31. В коллекторнуюцепь транзистора 31 включено реле 15,45 шунтирбванное диодом 32 для защитыот перенапряжений. Реле 15 имеетодну группу переключающихся контактов ЗЗ для подключения соответствующих отводов первичной обмотки тран,о .сформатора к сети. В базовую цепьтранзистора 30 включены резисторы34-36, а в коллекторную цепь - резистор 37. Резистор 36 зашунтировантранзистором 38, в базовую цепь которого включен резистор 39,Стабилитрон 13 и резисторы 9-12делителя 8, а также резисторы 34-37и 39 и транзистор 38 определяютрежим работы транзисторов ЗО и 31Холлекторные цепи транзисторов6 О 30 и 31 подключены к выходу выпрямителя с фильтром 7, абазовая цепьтранзистора 31 - к базе транзистора 21, базовая цепь тразистора 30к среднему выводу переменного ре 65 зистора 12 делителя 8 напряжения че30 40 рез резисторы 34-36. База транзистора 38 соединена с одним из входов узла 19 управления, который является ключевым усилителем на транзисторах 40 и 41. В коллекторнуюцепь транзистора 41 включено реле 16, шунтированное диодом 42 для защиты от перенапряжений и имеющее одну группу переключающихся контактов. 43 для подключения соответствующих отводов первичной обмотки трансформатора к се;у.В базовую цепь транзистора 40 включены резисторы 44 и 45, а вколлекторную цепь - резистор 46, параллельно выходу транзистора 40, включен транзистор 47, причем база 5 транзистора 38 соединена с коллектором транзистора 47. Коллекторные цепи транзисторов 40 и 41 подключены к выходу выпрямителя с Фильтром 7, а базовая цепь транзистора 40 подклю чена к среднему выводу переменного резистора 12 делителя 8 напряжения. Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом.Напряжение на нагрузку подаетсясо вторичных обмоток трансформатора1, работающего в линейном режиме,а сеть - в первичную обмотку, причем ее отводы 2 - 6 подключаются ксети через контакты 29, 23 и 43реле 14 - 16 в зависимости от величины сетевого напряжения.Исходное состояние контактов 29,33 и 43 таково, что при номинальном напряжении сети они подключаются к отводам 3 и б трансформатора 1,при этом на нагрузке и выходе выпрямителя с фильтром 7 напряжения номинальны,Узлы 17-19 управления реле находятся в таком состоянии, при котором реле 14-16 обесточены. При повышении напряжения питающей электрической сети.против норовы повышается напряжение Йа выходе выпрямителя с Фильтром 7, повышается напряжение на входе узла 17 управления, транзисторы 24 и 25 открываются, срабатывает реле 14, его контактйая группа 29 подключает сеть к повьыающему выводу 2 трансформа тора 1. Благодаря этому переключение напряжения на вторичных обмотках трансформатора становится номинальным, но реле 14 при этом не отпускает, так как на выходе выпрямителя с Фильтром остается некоторое время повышенное напряжение. Кроме того, база транзистора 20 соединена с коллекторами транзисторов 24 и 25 60 через резистор 23, на котором при открывании транзисторов 24 и 25 падает напряжение, достаточное для открывания транзистора 20, переход эмиттер-коллектор которого шучтирует, 65 постоянный резистор 9 делителя 8напряжения, благодаря чему напряжение на входе узла 17 управления дополнительно повышается и тем самымобеспечивается поддержка реле 14во включенном состоянии.Если напряжение сети от повыаенного значения возвратится к своемуноминальному значению по мере уменьшения оно остается поданным на отвод2 трансформатора 1, предназначенногодля повышенного напряжения, поэтомунапряжение на выходе выпрямителяуменьшается, это значит, что уменьшается напряжение, снимаемое со сред"него отвода переменного резистора12 делителя 8 напряжения. Напряжениена переходах база-эмиттер транзисторов 24 и 25 уменьшается и,они закрываются, а реле 14 обесточивается,Напряжение, снимаемое с резистора 23падает до нуля, транзистор 20 закрывается, а резистор 9 делителя 8 вэтом случае уже не будет шунтировантранзистором 20, поэтому напряжение,снимаемое со среднего отвода переменного резистора 12 делителя 8,уменьшается еще больше. В результатеконтакты 29 реле 14 подключают сетьк отводу 3, соответствующего номинальному напряжению сети.При понижении напряжения питающейсети против нормы, понижается напряжение на выходе выпрямителя с фильтром 7, напряжение, снимаемое сосреднего вывода резистора 12 делителя 8 напряжения уменьшается,уменьша"ется также напряжение,подводимое кпереходу база-эмиттер транзистора 30,снимаемое со среднего вывода переменного резистора 35, транзистор 20закрывается, а транзисторы 31 и 21открываются, реле 15 в коллекторнойцепи транзистора 31 срабатывает,егоконтакты 33 подключают сеть к понижающему выводу 4 питающего трансформатора 1. В результате этого напряжение на вторичных обмотках трансформатора становится номинальным, нореле 15 при этом не отпускает, таккак база транзистора 21 соединенас коллектором транзистора 30,и приего запирании смещение на базытранзисторов 21 и 31 подается черезрезистор 37, которое достаточнодля открывания транзисторов 31и 21. Транзистор 21 своим переходомэмиттер-коллектор щунтирует постоянный резистор 11.делителя 8, поддерживая тем самым напряжение на входе.узла 18 управления, соответствующеепервой ступени пониженного напряжения сети,Если напряжение сети и дальшепонижается, то понижается и напряжение на выходе выпрямителя сфильтром 7, уменьшается напряжение,приложенное к переходу база-эмиттертранзистора 40, который закроется,.благодаря чему реле 16 срабатывает,и своими контактами 43 подключаетотвод 5 (трансформатора 1 к сети.Одновременно с этим открытый транзистор 47 шунтирует вход транзистора38 в цепи .базы транзистора 30 второгоузла 18 управления, в результатерезистор 36 не шунтируется трансформатором 38, напряжение на входетранзистора 30 возрастает и он открывается, а транзистор 31 закрывает, ся, реле 15 обесточивается и контактами 33 подключают отвод 3 первичнойобмотки трансформатора 1 к сети.Подключенные отводы 3 и 5 первичной обмоткисоответствуют второй ступени понижениянапряжения сети, На выходе вторичных,обмоток трансформатора 1 напряжениеноминальное,При дальнейшем понижении напряже ния сети, понижается напряжение на входе транзистора 30 узла 18 управления. Транзистор 30 закрывается, а транзистор 31 открывается, реле 15 срабатывает и контактами 33 подключает отвод 4 первичной обмотки трансформатора 1 к сети. Йодключенные к сети отводы 4 и 5 первичной обмотки трансформатора соответствуют третьей ступени понижения напряжения сети, при этом напряжения на вторичных обмотках трансформатора 1 будут номинальными. При повышении напряжения сети с третьей ступенипонижения напряжения до второй ступени повышается напряжение на входе транзистора 30, который открывается и своим переходом шунтирует вход транзистора 31, реле 15 обесточивается и контактами 33 подключает сеть к отводам З-б первичной 40 обмотки трансформатора 1.При повышении напряжения сети со второй ступени понижения сети до первой ступени повышается напряжение на входе транзистора 40 узла 19 управления, транзистор 40 открывается и шунтирует вход транзистора 41 узла 19 управления, Транзистор 41 закрывается, реле 15 обесточивается и отпусхает, благодаря чему реле 16 контактами 43 подключает .отвод 6 к сети. Одновременно с этим закрывается транзистор 47 узла 19 управления. Транзистор 47 перестает шунтировать вход транзистора 38 узла 18 управления, Благодаря напряжению смещения, снимаемого с резистора 39, транзистор 38 открывается и шунтирует резистор 36. Напряжение на входе транзисто ра 30 падает и он закрывается. Тран-зистор 31 открывается, реле 15 срабатывает и контактами 33 подключает отвод 4 к сети. Подключение отводов4 и 6 первичной обмотки трансфор матора к сети соответствует первой ступени понижения напряжения сети,При повышении напряжения сети до номинального значения повышается напряжение на входе транзистора 30, который открывается и шунтирует вход транзистора 31, в результате реле 15 обесточивается и отпускает Контактами 33 реле 15 подключает отвод 3 трансформатора 1 к сети.Напряжение на выходных обмотках питающего трансформатора соответствуют номинальным значениям.Введение третьего реле с узлом управления и трех транзисторных ключей с тремя резисторами позволяет значительно (на две ступени) расширить пределы стабилизации переменного напряжения. Эффект получен при добавлении одного реле с одной группо переключающихся контактов.Формула изобретенияСтабилизатор переменного напря-, жения, содержащий трансформатор, перэичная обмотка которого выполнена с двумя отводами, которые с одним из крайних выводов через контакты двух реле подключены к одному входному выводу, а вторичная обмотка через выпрямитель с фильтром соединена с выходнйми выводами, куда также подключен делитель напряжения, состоящий из двух резисторов, стабилитрона и первого переменного резистора, регулируемый вывод которого соединен с первыми входами двух узлов управления, выходами подключенных к соответствующим реле, а вторые входы этих узлов соединены с соответствующими коммутирующими элементами, подключенными параллельно соответствующим резисторам делителя напряжения, причем каждый иэ узлов управления включает второй переменный резистор, два транзистора и диод, средний вывод второго переменного резистора соединен с базой первого транзистора, коллектор которого подключен к коллектору второго транзистора, эмиттер первого транзистора - к базе второго транзистора, эмиттер которого через второй переменный резистор подключен к первомувходу узла управления, второй вход которого соединен с коллектором первого транзистора, а выход узла управления через диод подсоединен к коллектору второго транзистора, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения дИапазона стабилизации выходного напряжения,в него введены третьи реле,.узел управления, коммутирующий элемент и резис817674 10 Ри тор делителя напряжения, причем во второй узел управления введены два дополнительных резистора и первый дополнительный транзистор, а в третий узел управления введен второй дополнительный транзистор при1 этом третий резистор делителя напря.жения включен между его первым и переменным резисторами, первый вход третьего узла управления подключен к первому переменному резистору, второй вход - к управляющему входу третьего коммутирующего элемента, шунтирующего цепочку из первого и третьего резисторов делителя напряжения, а введенный дополнительный выход третьего узла управления сое динен с введенным дополнительным входом второго узла управления,в котором первый дополнительный резистор включен между вторым переменным резистором и эммитером первого транзис тора,и зашунтирован коллектор-эмиттерным переходом первого дополнительного транзистора, база которого через второй дополнительный резистор подключен к выходу второго узла управления и одномуиз входных выводов, а к дополнительному входувторого узла управления непосредственно, кроме того, второй дополнительный транзистор базой подключен к базе второго транзистора ипервому входу третьего узла управления, коллектор второго дополнительного транзистора подключен кдополнительному выходу третьегоузла управления, а эмиттер. -к эмиттеру второго транзистора третьегбузла управления и второму выходномувыводу,при этом другой крайний вывод и введенный дополнительныйотвод первичной обмотки подключенк другому выходному выводу черезконтакты третьего реле.,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 316085, кл. С 05 Г 1/20, 1969.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2558212,кл. С 05 Г 1/14, 1977..Гаврилешко Коррект Соста Техре кая.Ш Редактор М. Коваль е Тираж 940 ВНИИПИ Государственного комитета С до делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб.