Регулятор переменного тока транзисторный и стабилизатор переменного тока на его основе
Владельцы патента RU 2775061:
Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Алмаз" (АО "НПП" "Алмаз") (RU)
Изобретение относится к технике электропитания и может быть использовано в многоканальных стабилизирующих источниках питания, применяемых, например, для обеспечения электропитания электродов ЛБВ. Техническим результатом изобретения является упрощение схемы регулирования и стабилизация напряжения на нагрузке. Технический результат достигается благодаря тому, что в схему регулятора переменного тока введен несимметричный удвоитель, у которого вход переменного тока имеет общий вывод с выходом постоянного тока (общую точку). Регулятор переменного тока транзисторный содержит источник переменного тока, нагрузку, регулирующий транзистор и несимметричный удвоитель напряжения. Первые выводы источника переменного тока и нагрузки соединены непосредственно, второй вывод источника переменного тока соединен с емкостным входом несимметричного удвоителя напряжения, регулирующий транзистор запитан постоянным током выхода несимметричного удвоителя напряжения, а второй вывод нагрузки соединен с общим выводом регулирующего транзистора и несимметричного удвоителя напряжения. Кроме того, в предложенный регулятор переменного тока транзисторный может быть введен второй несимметричный удвоитель напряжения, емкостный вход которого соединен с первыми выводами источника переменного тока и нагрузки, а его общий вывод входа и выхода соединен с общим выводом первого удвоителя, второй выходной вывод второго несимметричного удвоителя напряжения является измерительным. Использование для измерения выходного напряжения схемы, аналогичной схеме регулятора, упрощает конструкцию и сокращает номенклатуру комплектующих элементов. Кроме того, предложен стабилизатор переменного тока, содержащий источник опорного напряжения и сравнивающее устройство на двух резисторах, соединенных последовательно первыми выводами, второй вывод одного из резисторов соединен с источником опорного напряжения, отличающийся тем, что второй вывод второго резистора соединен с измерительным выходом описанного выше регулятора переменного тока транзисторного и общая точка резисторов соединена с входным электродом регулирующего транзистора. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к технике электропитания и может быть использовано в многоканальных стабилизирующих источниках питания, применяемых, например, для обеспечения электропитания электродов ЛБВ.
На фиг. 1 представлена известная из уровня техники схема транзисторного регулятора переменного тока, состоящего из двух транзисторов, включенных встречно-последовательно, каждый из которых зашунтирован в непроводящем направлении диодами [1, 2]. На схеме: 1 - источник переменного тока, 2 - нагрузка. Переменный ток протекает в один полупериод через диод Д2 и транзистор Т1, а в другой полупериод - через диод Д1 и транзистор Т2. Регулирующие транзисторы управляются общим напряжением база-эмиттер.
Схема упрощается в случае использования полевых транзисторов, содержащих шунтирующие диоды в непроводящем направлении.
Недостатками схемы являются возможность возникновения постоянной составляющей тока из-за отличий параметров транзисторов и отсутствие общих выводов нагрузки и цепей управления.
Первый недостаток устраняется, если регулирующим будет только один транзистор. Это достигается размещением регулирующего транзистора в диагонали постоянного тока выпрямительного моста. При этом переменный ток от источника энергии проходит в нагрузку через диагональ переменного тока выпрямительного моста [2].
На фиг. 2 представлена схема транзисторного регулятора переменного тока с регулирующим транзистором в диагонали постоянного тока выпрямительного моста.
На схеме: 1 - источник переменного тока, 2 - нагрузка, D1, D2, D3 и D4 - выпрямительные диоды, Т1 - регулирующий транзистор.
По технической сущности это наиболее близкий аналог заявленного изобретения.
Недостатком этого устройства-прототипа является отсутствие общих выводов у нагрузки и цепи управления регулирующим транзистором, что затрудняет введение обратной связи для стабилизации или регулирования напряжения на нагрузке.
Задачей изобретения является упрощение схемы регулирования и стабилизации напряжения на нагрузке. Поставленная задача решается благодаря тому, что выпрямительный мост заменяется несимметричным удвоителем, у которого вход переменного тока имеет общий вывод с выходом постоянного тока (общую точку).
Это позволяет с минимумом затрат сравнить выходное напряжение с заданной величиной и разностный сигнал подать на вход регулирующего транзистора, создавая тем самым замкнутую систему регулирования.
Несимметричная схема удвоения напряжения представлена на фиг. 3.
U ~ переменное напряжение на входе;
U= - постоянное напряжение выхода;
D1 и D2 - выпрямительные диоды;
С1 и С2 - емкости.
Переменное напряжение преобразуется в постоянное, величина которого в 2 раза больше, чем амплитуда переменного напряжения, если падение переменного напряжения на емкости С1 и диодах D1 и D2 пренебрежимо мало.
При этом входное сопротивление удвоителя Rвх пропорционально сопротивлению, подключенному к выходу удвоителя, Rвых.
Каждый полупериод переменного тока проходит только через один выпрямительный диод, а в мостовой схеме выпрямления - через два, что в 2 раза уменьшает потери на диодах.
Следует отметить, что полярность выходного постоянного напряжения можно изменить на противоположную, если изменить проводящее направление диодов на обратное.
Предлагаемый регулятор переменного тока состоит из несимметричного удвоителя напряжения и запитанного от него регулирующего транзистора. Управляя транзистором, можно управлять входным сопротивлением удвоителя. Входное сопротивление несимметричного удвоителя включено последовательно с нагрузкой. Поэтому ток нагрузки и переменное напряжение на ней регулируются с помощью регулирующего транзистора. Схема регулятора переменного тока транзисторного представлена на фиг. 4.
Регулятор переменного тока транзисторный содержит источник переменного тока 1, нагрузку 2, регулирующий транзистор 3 и несимметричный удвоитель напряжения 4. Первые выводы источника переменного тока 1 и нагрузки 2 соединены непосредственно, второй вывод источника переменного тока 1 соединен с емкостным входом несимметричного удвоителя напряжения 4, регулирующий транзистор 3 запитан постоянным током выхода несимметричного удвоителя напряжения 4, а второй вывод нагрузки 2 соединен с общим выводом регулирующего транзистора 3 и несимметричного удвоителя напряжения.
Кроме того, в предложенный регулятор переменного тока транзисторный может быть введен второй несимметричный удвоитель напряжения, емкостный вход которого соединен с первыми выводами источника переменного тока и нагрузки, а его общий вывод входа и выхода соединен с общим выводом первого удвоителя, второй выходной вывод второго несимметричного удвоителя напряжения является измерительным. Использование для измерения выходного напряжения схемы, аналогичной схеме регулятора, упрощает конструкцию и сокращает номенклатуру комплектующих элементов.
Кроме того, предложен стабилизатор переменного тока, содержащий источник опорного напряжения и сравнивающее устройство на двух резисторах, соединенных последовательно первыми выводами, второй вывод одного из резисторов соединен с источником опорного напряжения, отличающийся тем, что второй вывод второго резистора соединен с измерительным выходом описанного выше регулятора переменного тока транзисторного и общая точка резисторов соединена с входным электродом регулирующего транзистора.
Схема регулятора переменного тока транзисторного с измерительным удвоителем представлена на фиг. 5
Он содержит источник переменного тока 1, нагрузку 2, регулирующий транзистор 3 и несимметричный удвоитель напряжения 4, первые выводы источника переменного тока 1 и нагрузки 2 соединены непосредственно, второй вывод источника переменного тока 1 соединен с емкостным входом несимметричного удвоителя напряжения 4, регулирующий транзистор 3 запитан постоянным током выхода несимметричного удвоителя напряжения 4, а второй вывод нагрузки 2 соединен с общим выводом регулирующего транзистора 3 и несимметричного удвоителя напряжения 4, емкостной вход второго несимметричного удвоителя напряжения 5 соединен с первыми выводами источника переменного тока 1 и нагрузки 2, а его общий вывод входа и выхода соединен с общим выводом первого удвоителя, второй выходной вывод второго несимметричного удвоителя напряжения 5 является измерительным.
Схема стабилизатора переменного тока представлена на фиг. 6.
Стабилизатор переменного тока содержит регулятор переменного тока транзисторный с измерительным удвоителем, схема которого представлена на фиг. 5, источник опорного напряжения 6 и сравнивающее устройство на двух резисторах 7 и 8, соединенных последовательно первыми выводами, второй вывод резистора 8 соединен с источником опорного напряжения, а второй вывод резистора 7 соединен с измерительным выходом регулятора переменного тока транзисторного фиг. 5, и общая точка резисторов 7 и 8 соединена с входным электродом регулирующего транзистора 3.
Стабилизатор переменного тока работает следующим образом. Напряжение с нагрузки поступает на вход измерительного несимметричного удвоителя, который вырабатывает относительно общей точки постоянное напряжение отрицательной полярности, величина которого в 2 раза больше амплитуды переменного напряжения на нагрузке. Это напряжение складывается с положительным опорным напряжением на сравнивающем устройстве, состоящем из двух резисторов. Полученный сигнал отрицательный обратной связи поступает на управляющий электрод регулирующего транзистора и изменяет его сопротивление, что приводит к пропорциональному изменению входного сопротивления первого несимметричного удвоителя, которое включено последовательно с нагрузкой. Это уменьшает отклонение напряжения на нагрузке от заданной величины. Происходит стабилизация переменного напряжения нагрузки.
За счет существования общей точки входа переменного напряжения и выхода постоянного напряжения у несимметричного удвоителя удается существенно упростить схему стабилизатора, который состоит из минимального количества разных комплектующих изделий. При этом регулирующий транзистор может быть биполярным или полевым и иметь разный тип проводимости, что удобно для формирования отрицательной обратной связи.
Предложенную схему стабилизации удобно использовать для построения стабилизирующих источников питания электродов ЛБВ: накала, управляющего электрода, модулятора, анода первого.
Источники информации
1. Р.И. Шнейдер, Н.В. Пирожников «Регулятор переменного тока», авт. свидетельство СССР № 130952, МПК: G01F 1/40, опубл. в 1960 г.
2. И.И. Белопольский, В.И. Тихонов «Транзисторные стабилизаторы на повышенные и высокие напряжения (регулируемые по цепям переменного тока)». М.: «Энергия», 1971, с. 80.
3. Л.А. Краус, Г.В. Гейман, М.М. Лапиров-Скобло, В.И. Тихонов «Проектирование стабилизированных источников электропитания радиоэлектронной аппаратуры». М.: Энергия, 1980, с. 288.
1. Регулятор переменного тока транзисторный, содержащий регулирующий транзистор, источник переменного тока и нагрузку, первые выводы источника переменного тока и нагрузки соединены непосредственно, отличающийся тем, что второй вывод источника переменного тока соединен с емкостным входом несимметричного удвоителя напряжения, регулирующий транзистор запитан от несимметричного удвоителя напряжения, а второй вывод нагрузки соединен с общим выводом регулирующего транзистора.
2. Регулятор переменного тока транзисторный по п. 1, отличающийся тем, что в него введен второй несимметричный удвоитель напряжения, емкостной вход которого соединен с первыми выводами источника переменного тока и нагрузки, а его общий вывод входа и выхода соединен с общим выводом первого удвоителя, второй выход второго несимметричного удвоителя напряжения является измерительным.
3. Стабилизатор переменного тока, содержащий источник опорного напряжения и сравнивающее устройство на двух резисторах, соединенных последовательно первыми выводами, второй вывод одного из резисторов соединен с источником опорного напряжения, отличающийся тем, что второй вывод второго резистора соединен с измерительным выходом регулятора переменного тока транзисторного по п. 2, и общая точка резисторов соединена с входным электродом регулирующего транзистора.
