Высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока

 

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий высоковольтный выпрямитель, подключенный входами к сетевым выводам, регулирующий тетрод преимущественно с высоковольтным питанием экранной сетки, анод которого соединен с плюсовым выводом высоковольтного выпрямителя , источник питания экранной сетки тетрода, подключенный плюсовым и минусовым выводами соответствен но к экранной сетке и катоду тетрода, балансный усилитель обратной связи, выполненный на двойном триоде, катоды которого через катодный резистор подключены к минусовому выводу источника питания усилителя обратной связи , входы которого подключены к сетевым выводам, а плюсовой вывод соединен с катодом тетрода, источник опорг ного напряжения - стабилитрон, катод которого соединен с катодом тетрода, а анод - с управляющей сеткой инвертирующего каскада двойного триода и через первый балластный резистор с минусовым выводом высоковольтного выпрямителя и минусовым выходным выводом , второй балластный резистор, включенный между минусовым выводом источника питания усилителя обратной связи и анодом стабилитронного ограничителя напряжения, к которому подключены анодные резисторы двойного триода, переменный резистор,, включенный между катодом тетрода и минусовым выходным выводом, а подвижный контакт указанного резистора соединен с управляющей сеткой неинвертирующего каскада двойного триода и с конденсатором, другой вывод которого подключен к минусовому выходному выводу , причем анод инвертируюцего каскада двойного триода соединен с управляющей сеткой тетрода, ограничительный стабилитрон, подключенный катодом к катоду тетрода, ограничительный резистор, включенный между анодом ограничительного стаОилитрона и плюсовым выходным вкг.;с рм, токовый резистор, включенный между катодом тетрода и плюсовым выходным выводом Быходной конденсатор, включенный между катодом тетрода и мину@ совым выходным выводом, и тиристор, (/; подключенный v правляк цим электродом к аноду ограничительного стабилитрона , а катодом - к плюсовому выходному выводу, отл и чающийся тем, что, с целью повышения эффективности , в него введены трансформатор с двур-ш вторичными обмотками, мостовой выпpя o1тeль, первый и второй всп могательные источники питания, транзистор , первый и второй стабилитроны и токоограничительный резистор, при этом первичная обмотка трансформатора подключена к сетевым выводам, мостовой выпрямитель включен между ;с одним выводом первой вторичной обмотки трансформатора и объединенными первыми входами источника питания экранной сетки тетрода и первого вспомогательного источника питания, вторые объединенные входы которых подключены к другому выводу первой вторичной обмотки трансформатора, второй вспомогательный источник питания подключен к аторой вторичной обмотке трансформатора, плюсовой и минусовой выводы первого вспомогательного источника питания подключены соответственно к катоду стабилитронного ограничителя напряжения и к

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) " 0 F 1/58

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (/

ВФ

° °

\» (21) 3301173/24-07 (22) 15.06.81 (46) 30.07.83. Бюл. Р 28 (72) Ю.М.Головлев, A.A.Горшков и В.И.Белоус (53) 621 ° 316 ° 722 ° 1(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 336656, кл. G 05 F 1/16, 1970, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 741247, кл. G 05 F 1/52, 1978. (54) (57) В(.)СОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

НАПРЯ)(ЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий высоковольтный выпрямитель, подключенный входами к сетевым выводам, регулирующий тетрод преимущественно с высоковольтным питанием экранной сетки, анод которого соединен с плюСОВЫМ ВЫВОДОМ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО В61ПРЯ мителя, источник питания экранной сетки тетрода, подключенный плюсовым и минусовым выводами соответствен. но к экранной сетке и катоду тетрода, балансный усилитель обратной связи, выполненный на двойном триоде, катоды которого через катодный резистор подключены к минусовому выводу источника питания усилытеля обратной связи, входы которого подключены к сетевым выводам, а плюсовой вывод соединен с катодом тетрода, источник опор-, ного напряжения — стабилитрон, катод которого соединен с катодом тетрода, а анод — с управляющей сеткой инвертирующего каскада двойного триода и через первый балластный резисторс минусовым выводом высоковольтного выпрямителя и минусовым выходным выводом, второй балластный резистор, включенный между минусовым выводом источника питания усилителя обратной связи и анодом стабилитронного ограничителя напряжения, к которому подключены анодные резисторы двойного триода, переменный резистор, вклю- ченный между катодом тетрода и минусовым выходным выводом, а подвижный контакт указанного резистора соединен с управляющей сеткой неинвертирующего каскада двойного триода и с конденсатором, другой вывод которого подключен к минусовому выходному выводу, причем анод инвертирующего каскада двойного триода соединен с управляющей сеткой тетрода, ограничительный стабилитрон, подключенный катодом к катоду тетрода, ограничительный резистор, включенный между анодом ограничительного стабилитрона н плюсовым выходным в6.:: ом, токовый резистор, включенный между катодом тетрода и плюсовым выходным выводом выходной конденсатор, включенный между катодом тетрода и минусовым выходным выводом, и тиристор, подключенный у правляющим электродом к аноду ограничительного стабилитрона, а катодом — к плюсовому выходному выводу, отличающийся тем, что, с целью повышения эффектив ности, в него введены трансформатор с двумя вторичными обмотками, мостовой выпрямитель, первый и второй всп могательные источники питания, транзистор, первый и второй стабилитроны и токоограничительный резистор, при этом первичная обмотка трансформатора подключена к сетевым выводам, мостовой выпрямитель включен между одним выводом первой вторичной обмотки трансформатора и объединенными первыми входами источника питания экранной сетки тетрода и первого вспомогательного источника питания, вторые объединенные входы которых подключены к другому выводу первой вторичной обмотки трансформатора, второй вспомогательный источник питания подключен к второй вторичной обмотке трак=форматора, плюсовой и минусовой выводы первого вспомогательного источника питания подключены соответствейно к катоду стабилитронного ограничителя напряжения и к

1032439 катоду тетрода, мкнусовые выводы мостового выпрямителя и второго вспомогательного источника питания подклю"

ЧЕНЫ К ПЛЮСОВОМУ ВЫХОДНОМУ ",ÛÂOË, транзистОр-КОллектОРОм и эмиттером а первый стабилитрон катодом и анодом подключены соответственно к плюсово4

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания различных устройств высоковольтным стабилизированным напряжением. 5

Известно устройство для стабилизации высокого напряжения, содержащее высоковольтный выпрямитель. регулирующий элемент. усилитель обратной связи и узел защиты на электро- 10 вакуумных приборах 1), Известное. устройство с защитой на высоковольтных злектровакуумных приборах малоэффективно, требует дополнительных высоковольтных злектровакуумных элементов.

Наиболее близким по технической сущ."ь Ости к п =,.я .2ràåìÎìó является высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий

HcTo÷Hèê высо:овольтного напряжения постоянного тока„ регулирующий элемент - высоковольтный тетоод, усилитель обратной связи — балансный усилитель, собранный на двойном триоде, источник опорного напряжения - высоковольтный стабилитрон, цепь отбора — резысторный делитель, источник питания обратной связи, ограничительный стабилитрон с балластным резистором, резистор-датчик то- 30 ка, тиристор, источник питания экранной сетки (2), В известном стабилизаторе при срабатывании защиты происходит закорачивание экранного напряжения 5 при помощи тиристора. При высоко-. вольтном экранном напряжении необходимо применение высоковольтных тирнсторов, В настоящее время выпускаются тиристоры средней мощности на . рабочее напряжение до 800 В. Для создания надежной работы тиристора во включенном состоянии необходимо через него пропустить ток больше тока удержания. Для тиристоров такого типа ток удержания лежит в пределах 300-500 мА. Следовательно, и выпрямитель, и трансформатор, и гасящее сопротивление, включенное между плюсом выпрямителя экранного напряжения экранной сеткой регулиру-. о му и минусовому выводам мостового выпрямителя, а база транзистора подключена к аноду второго стабилитрона, катод которого соединен с анодом тиристора и через токоограничительный резистОР - c плисовым выводом второго вспомогательного источника питания, 2 ющей лампы и анодом тиристора, должны быть рассчитаны на этот ток. Так, при экранном напряжении 1200 В трансформатор, выпрямитель и балансный резистор должны быть рассчитаны каждый на мощность не менее 360 Вт, в то время как рабочая мощность, потребляемая от экранного выпрямителя, составляет для ламп типа ПП10,5/10 не более 12 Вт. Применение других тиристоров, как например, типа КУ201Л, понижает мощность, на которую должен быть рассчитан трансформатор только до 120-150 Вт, Но в этом случае последовательно должно быть включено от 6 до 7 шт. тиристорОВ так как максимальное рабочее напряжение, допустимое на такой тип тиристоров, не более 300 В. Это приводит к значительному усложнению схемы включения тиристоров и к ненадежности их в работе вследствие значи». тельного разброса времени включения тиристоров, что часто в таких цепочках последовательно включенных тиристоров приводит к их пробою. указанные недостатки снижают эффективность стабилизатора, выполненного на тетроде с высоковольтным питанием экранной сетки, Цель изобретения — повышение эффективности.

Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий высоковольтный выпрямитель, подключенный входами к сетевым выводам, регулирующий тетрод-преимущественно с высоковольтным питанием экранной сетки, анод которого соединен с плюсовым выводом высоковольтного выпрямителя, источник питания экранной сетки тетрода, подключенный плюсовым и минусовым выводами соответственно к экранной сетке и к катоду тетрода, балансный усилитель обратной связи, выполненный на двойном триоде, катоды которого через катодный резистор подключены к минусовому выводу источника питания усилителя обратной связи, входа которого подключены к сетевым выводам, а плюсо1032439 вой вывод которого соединен с катодом тетрода, источник опорного напряжения — стабилитрон, катод которого соединен с катодом тетрода, а анодс управляющей сеткой инвертирующего каскада двойного триода и через пер« вый балластный резстор: — с минусоВым Рыводом высоковольтного выпрямителя и минусовым выходным выводом, второй балластный резистор, включенный между минусовым выводом источника питания усилителя обратной связи и анодом стабилитронного ограничите10 ля напряжения, к которому подключены

30

35 введены трансформатор с двумя вторичными обмотками, мостовои выпрямитель, первый и второй вспомогательные ис- 40 точники питания, транзистор, первый и второй стабилитроны и токоограничительный резистор, при этом первичная обмотка трансформатора подключена к сетевым выводам, мостовой выпрямитель45 тора, подвижный контакт этого резистовключен между одним выводом первой вторичной обмотки трансформатора и объединенными первыми входами источника питания экранной сетки тетрода и первого вспомогательного источника питания, вторые объединенные входы которых подключены к другому выводу первой вторичной обмотки трансформатора, второй вспомогательный источник питания подключен к второй вторичной обмотке трансформатора, плюсовой и минусовой выводы первого вспомогательного источника питания подключены соответственно к катоду стабилитронного ограничителя напряжения и к катоду тетрода, минусовые выводы мостового выпрямителя и второго вспомогательного источника питания подключены к плюсовому выходному выводу, транзистор-коллектором и эмиттером, а первый стабилитрон ра подключен к управляющей сетке двойного триода (неинвертирующий каскад,1, межцу этой сеткой и минусовым выходным выводом стабилизатора включен конденсатор 13, тиристор 14, катодом подключенный к плюсовому выходному выводу стабилизатора, резистор 15, включенный между управля" ющим электродом тиристора 14 и его катодом, ограничительный стабилит 50

65 рон 16, включенный между управляющим электродом тиристора 14 и катодом тетрода 3, причем катод стабилитрона 16 подключен к катоду тетрода источник 17 экранного напряжения, плюсовым выводом подключенный к эк" раиной сетке тетрода 3, первый вспомогательный источник 18 питания, минусовой вывод этого источника пита. ния соединен с минусовым выводом ис" точника 17 питания и подключен к каанодные резисторы двойного триода, переменный резистор, включенный между катодами тетрода и минусовым выходным выводом, а подвижный контакт укаэанного резистора соединен с управляющей сеткой неинвертирующего каскада двойного триода и с конденсатором, другой вывод которого подключен к минусовому выходному выводу, причем анод инвертирующего каскада двойного триода соединен с управляющей сеткой тетрода, ограничительный стабилитрон, подключенный катодом к катоду тетрода, ограничительный резистор, включенный между анодом ограничительного стабилитрона и плюсовым выходным выводом, токовый резистор, включенный между катодом тетрода и плюсовым выходным выводом, выходной конденсатор, включенный между катодом тетрода и минусовым выходным выводом, и тиристор, подключенный управляющим электродом к аноду ограничительного стабилитрона, а катодом — к плюсовому выводу, катодом и анодом подключены соответственно к ллюсовому и минусовому в водам мостового выпрямителя, а база транзистора подключена к аноду второго стабилитрона, катод которого соединен с анодом тиристора и через токоограничительный резистор — с плюсовым вывоцом второго вспомогательного источника питания.

На чертеже представлена функциональная схема высоковольтного стабилизатора напряжения постоянного тока, Высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока содержит высоковольтный выпрямитель 1, источник 2 питания усилителя обратной связи, входы этих источников питания подключены к сетевому напряжению, тетрод 3, анод тетрода 3 подключен к плюсу выхода источника 1 питания, а катод — к плюсу выхода источника 2 питания, резистор 4 включен между катодом тетрода 3 и плюсовым выходом стабилизатора, конденсатор 5, включенный между катодом тетрода 3 и минусовым выходным выводом .стабилизатора, стабилитронный источник опорного напряжения на стабилитроне б, катодом подключенный к ка оду тетрода 3, а анодом через первый балластный резистор 7 — к минусовому выводу источника 2 питания, двойной триод 8, в аноды которого гключены резисторы 9 и 10, а в катоды, соединенные между собой, включен катодный резистор 11, который другим контак том подключен к минусовому выходу источника 2 питания, управляющая сетка двойного триода 8 (инвертирующий каскад-резистор 10) подключена к аноду стабилитрона б, а анод этого каскада соединен с управляющей сеткой тетрода 3, переменный резистор 12. включен между катодом тетрода 3 и минусовым выходным выводом стабилиза1032439 тоду тетрода 3 (входы и(точников питания 17 и 18 соединены), стабилитрон-ограничитель 19 напряжения, катодом подключенный к плюсовому выходу источника 18 питания, а анодом к резисторам 9 и 10, второй балластный резистор 20, одним выводом подключенный к катоду стабилитрона 19, а другим выводом - к минусовому выводу источника 2 питания, трансформатор 21, первичная обмотка которого прдключена к сетевому напряжению,, мостовой выпрямитель 22, входные выводы которого включены между одним из выводов вторичной обмотки трансформатора и входными выводами 15 источников 17 и 18 питания, второй вывод этой вторичной обмотки трасн-форматора 21 соединен с другими входными выводами источников 17 и 18 питания, транзистор 23, коллектором 20 подключенный и плюсовому выводу BbITIрямителя 22, а эмиттером к минусовому выводу выпрямителя 22, первый стабилитрон 24, подключенный параллельно выходу выпрямителя 22, причем катодом - к плюсовому выводу этого выпрямителя, второй вспомогательный источник - мостовой выпрямитель 25, входными выводами подсоединенный к второй вторичной обмотке трансформа- 30 тора 21, минусовой вывод выпрямителя 25 соединен с минусовым выводом выпрямителя 2:. и соединен с катодом тетрода 3, токоограничительный резистор 26, одним выводом соединенный с плюсовым выводом выпрямителя 25, а другим — с анодом тиристора 14, второй стабилитрон 27, катодом соединенный с анодом тиристора 14, а анодом -- с базой транзистора 23. 40

Стабилиза .ор работ".åò следу.ощим образом, При подаче сетевого напряжения на всех источниках питання появляются нормальные рабочие напряжения. 45

Стабилизатор работает как обычный стабилизатор напряжения постоянного тока. Транзистор 23 полностью открыт„ так как через базу транзистора пропущен ток, равный току насыщения. $Q

При возникновении тока нагрузки выше допустимой нормы, на резисторе 4 возникает напряжение, равное пробивному напряжению стабилитрона 16, и через управляющий электрод тиристо- 55 ра 14 начинает протекать ток, тиристор 14 включается и закорачивает промежуток катод стабилитрона 27 эмиттер транзистора 23. Ввиду малого падения напряжения на тиристоре 14 по сравнению с пробивным напряжением на стабилитроне 27 происходит обесточивание базы транзистора 23 - транзистор 23 запирается.

Это приводит к тому, что на входах источников 17 и 18 питания пропадает переменное напряжение, что в свою очередь приводит к пропаданию экранного напряжения и выходного напряжения на источнике 18 питания, Это приводит к тому, что катод стабилитрона 19 оказывается как бы

"привязанным" к катоду тетрода 3.

Падение напряжения на стабилитроне 19 через резистор 10 автоматически передается на управляющую сетку тетрода 3. Происходит полное запирание тетрода 3. Повторное включение можно произвести только выключением сетевого напряжения °

Применение предлагаемого стабилизатора напряжения го сравнению с прототипом дает значительный выигрыш в габаритах для регулирующих ламп тетродов с большим экранным напряжением. Так для стабилизатора напряжения постоянного тока с выходным напряжением 6000 В и током нагрузки

0,5 А необходимо в качестве регулирующего элемента применить две лампы типа ПП1-0,5/10. Для нормальной работы этих ламп необходимо экранное напряжение 800-1200 В.

При применении защитного устройства по прототипу при питающем напряжении 220 В, 400 Гц объем источника экранного напряжения вместе с защитным устройством будет занимать

6000 см (трансформатор ШЛ25 32 1096 см

6 шт ° резисторов типа пэВ-100 4100 см и остальные элементы занимают примерно 1000-1500 см ). При применении защитного устройства по изобретению необходима установка двух трансформаторов типа ШП12х16 и транзистора типа 2Т908А, что вместе с остальными элементами схемы питания экранного напряжения и схемы защиты займет объем 1300-1600 смЗ, т.е. выигрыш в занимаемом объеме получается в 3,5-4 раза.

Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению с известным повышает эффективность высоковольтного стабилизатора.

1032439

Составитель 0.Овсянников

Техред И,Гайду Корректор А.Hasx

Редактор Н.Гришанова

Ю

В

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 5400/52 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035„ Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5