Источник напряжения постоянного тока

 

ОП ИСАНИЕ ()--, :,, ИЗОБРЕТЕй ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

{6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.05. 5 (21) 2136096/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.10.76. Бюллетень ¹ 37 (45} Дата опубликования описаиия 18.04.77 (оl) М. Кл. G 05 F 1/46

Государственный комитет

Совета Мкнкстроа СССР ко делам кзооретеккй к открытей (53) УДК 621.316.722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. В. Туробов и B. M. Арефьев (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны источники напряжения постоянного тока (1), содержащие трансформатор с постоянным числом витков вторичной обмотки, выпрямитель на неуправляемых диодах и схему стабилизации. Недостаток схем стабилизаторов напряжения с постоянным числом витков вторичной обмотки силового трансформатора заключается в необходимости создания большого запаса напряжения, подаваемого на вход схемы стабилизации, чтобы обеспечить ее нормальную работу при минимальных значениях первичного напряжения трансформатора. Так как вторичное напряжение в этом случае не регулируется, то при достижении первичным напряжением значений, близких к максимально — допустимым, на вход схемы стабилизации начинает поступать напряжение, значительно превышающее необходимую для ее работы величину. Весь избыток напряжения выделяется на регулирующем элементе схемы стабилизацит, через который к тому же проходит полный рабочий ток стабитптзатора. В результате этого на регулирующем элементе рассеивается значительная мощность, соизмеримая с помощью, отдаваемой источником в нагрузку, что требует применения теплоотводящего радиатора больших размеров и веса. К.п.д. таких стабилизаторов не превышает обычно 0,5 — 0,6.

Известны также стабиш заторы напряжения, содержащие трансформатор с несколькими отводами во вторичной обмотке и переключатель, с помощью которого осуществляется изменение напряжения, поступающего на вход выпрямителя.выполненного на неуправляемых диодах (21

1р Недостаток таких стабилизаторов заключается в низком быстродействии и значительном уровне пульсаций выходного напряжения.

Известны стабилизаторы напряжения с двумя регулирующими элементами (8) представляющие

1к собой комбинацию стабилизаторов (1) и(2), обладающие высоким к.п.д. и быстродейсгзием при малых пульсациях выходного напряжения. Однако они весьма сложны и имеют значительные габариты и вес.

gp Цель изобретения состоит в снижении - абарптов и веса стабилизатора при одновременном повышении к.п.д.

Это достигается тем, что в стабилизаторе напряжения постоянного тока, содержащем силовой трансформатор и соединенные последовательно ти531139 напряжение достаточное для осуществления процесса стабилизации. Небольшие отклонения питающего напряжения отрабатываются стабилизатором

12, и на нагрузку 13 поступает стабилизированное напряжение.

Если питающее напряжение продолжает повышаться, то в момент, обусловленный установленным порогом срабатывания измерительного органа

9, коллектор транзистора которого соединен с

9 тиристором 7, происходит отключение управляющего сигнала с его управляющего электрода, в результате чего резко возрастает его сопротивление в обоих направлениях, и соответствующая часть витков вторичной обмотки 4 трансформатора 1 отключена. Функция выпрямления переходит теперь к тиристору, подключенному к предыдущему отводу (на чертеже отвод 5) вторичной обмотки 4 трансформатора 1. Напряжение, поступающее на вход стабилизатора 12, которое первоначально повышается вместе с повышающимся первичным напряжением, в момент отключения тиристора 7 снижается до оптимальнои величины за счет использования меньшего числа витков вторичной обмотки трансформатора 1.

При дальнейшем повышении питающего напряжения аналогичным образом будут поочередно срабатывать остальные измерительные органы, порог срабатывания которых установлен в расчете на более высокое напряжение, поступающее с выпрямителя 11. Таким образом, по мере повышения питающего напряжения будет отключаться все большее число витков вторичной обмотки трансформатора 1, обеспечивая подачу на вход схемы стабилизации примерно постоянного напряжения. Следовательно, при такой схеме допустим любой наперед заданный диапазон изменений питающего напряжения. При этом отпадает необходимость в подаче на вход стабилизатора 12 заведомо повышенного напряжения в расчете на значительные его изменения

40 в зависимости от колебаний питающего напряжения. В предлагаемой схеме на регулирующем элементе достаточно создать запас напряжения, равный разности напряжений между соседними отводами вторичной обмотки трансформатора 1. Это позво4 ляет резко сократить мощность, рассеиваемую на регулирующем элементе схемы стабилизации, что дает возможность уменьшить размеры и вес теплоотводящего радиатора — одной из наиболее громоздких деталей стабилизаторов. з0 В значительной степени повышается к.п.д. стабилизатора при выполнении его по предлагаемой схеме, так как в нем просто не потребляется из сети энергия, которая в обычном стабилизаторе рассеивается на регулирующем элементе.

55 ристорный и транзисторный компенсационный стабилизаторы напряжения, вторичная обмотка силового трансформатора снабжена отводами, соединенными с анодами тиристоров стабилизатора, катоды которых подключены к отрицательному входному зажиму компенсационного стабилизатора, а управляющие электроды соединены с выходами измерительных органов, тиристорного стабилизатора, через выпрямитель подключенных к дополнительной обмотке силового трансформатора.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предложенного источника напряжения постоянного тока.

Источник напряжения постоянного тока содержит трансформатор 1, имеющий первичную обмот-! ку 2 и вторичные обмотки 3,4. Обмотка 4 снабжена отводами 5,6, соединенными с анодами тиристоров 7,8. Измерительные органы (показаны два из них) 9,10 соединены с управляющими электродами тиристоров 7,8 и включены параллельно через вы2 прямитель 11 к выходу обмотки 3. Транзисторный компенсационный стабилизатор 12 подключен к выходу управляемого выпрямителя на тиристорах 7,8 и питает нагрузку 13.

Источник напряжения постоянного тока работает следующим образом.

Источник напряжения постоянного тока, содерв0 жащий силовой трансформатор и соединенные посПри подаче на вход стабилизатора, т.е. íà гервичную обмотку трансформатора 1 питающего напряжения минимально — допустимой величины навторичной обмотке Зтрансформатора1 появляется напряжение такой величины, при которой транзисторы всех измерительных органов открываются, и на управляющие электроды всех тиристоров (на чертеже диоды 7 и 8) поступает отпирающий сигнал.

Тиристор, на управляющем электроде которого присутствует постоянный управляющий сигнал, работает как обычный неуправляемый диод, т.е.в рассматриваемом случае осуществляет выпрямление переменного напряжения. В предлагаемой схеме, несмотря на наличие управляющего сигнала на всех тиристорах, открывается только тот из них, к которому в течение одного полупериоца приложено прямое напряжение. Таким тиристором в данном случае является тиристор, подключенный к максимальному числу витков вторичной обмотки трасформатора 1, т.е. тиристор 7, потому что к остальным в проводящий полупериод приложено напряжение, равное разности напряжений на катоде тиристора 7 и на анодах тиристоров, приложенное в обратном направлении. Напряжение на катоде тиристора 7, когда он открыт, примерно равно напряжению на его аноде и прывешает напряжение на анодах остальных тиристоров, так как он подключен к отводу 6 от наибольшего числа витков вторичной обмотки 4 трансформатора 1, т.е. со всей обмотки. Число витков этой обмотки выбрано таким, при котором при подаче на первичную обмотку 2 трансформатора 1 минимально — допустимого питающего напряжения на вход стабилизатора 12 поступало бы

Формула из обре тения

531139

Составитель В. Широков

Техред М. Левицкая

Корректор Н. Золотовская

Редактор В. Фельдман

Заказ 5406/149 Тираж 1032 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ледовательно тиристорный и транзисторный компенсационный стабилизаторы напряжения, о тличающи и с я тем, что, с целью повышения КПД и уменьшения габаритов и веса, вторичная обмотка силового трансформатора снабжена отводами, соединенными с анодами тиристоров стабилизатора, катоды которых подключены к отрицательному входному зажиму компенсационного стабилизатора, а управляющие электроды соединены с выходами измерительных органов тиристорного стабилизатора через выпрямитель, подключенный к дополнительно введенной обмотке силового трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. В.И.Карпов "Полупроводниковые компенсационные стабилизаторы напряжения и тока", изд. "Энергия", 1967 r.,ñòð.99.

2. Б.Н. Иванчук и др. "Тиристорные и магнитные стабилизаторы напряжения", изд. "Энер10 гия", 1968 г., стр.64.

3. И.И. Белопольский "Источники питания радиоустройств", изд. "Энергия" 1971 г., стр. 252 — 255 (прототип).