Высоковольтный стабилизирующий источник напряжения постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель - повышение надежности работы. Устройство построено на основе непрерывного компенсационного стабилизатора напряжения с регулирующим транзисторным органом последовательного типа. Для обеспечения экономичности на питающий вход стабилизатора всегда подается минимально необходимое напряжение. В случае изменения нагрузочного тока это напряжение увеличивается или уменьшается путем автоматического подключения или отключения дополнительных источников питания через вспомогательные транзисторы, которые в данном случае включены эмиттер-коллекторными переходами последовательно. Поочередная коммутация вспомогательных транзисторов осуществляется с помощью низковольтного источника напряжения, установленного в базовых цепях, снабженных защитными диодами. 1 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (si)s G 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4838600/07 (22) 12.06.90 (46) 07.06,92. Бюл, N. 21 (71) Калужский научно-исследовательский радиотехнический институт (72) П.П.Ларин и П,И,Васильев (53) 621.316.722,1(088.8) (56) Гончаров А.Ю. Дискретно-непрерывные стабилизаторы напряжения. — Электронная техника в автоматике./Под ред. Ю.И.Конева, М.: Радио и связь, 1981, вып. 12, с. 99109, рис. la.

Авторское свидетельство СССР

М 575634, кл, G 05 F 1/56, 1975. (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА . (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Известен стабилизатор напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием, содержащий регулирующий элемент, в состав которого входит N транзисторов, из которых й-1 — составные, включенных параллельно, основной источник питания, N дополнительных источников и схемы управления.

Недостатки — наличие на каждом транзисторе регулирующего элемента напряжения всей вольтодобавки, что не позволяет. Ы 1739370 А1

Цель — повышение надежности работы. Устройство построено на основе непрерывного комп енса цион ного стабилизатора н ап ряжения с регулирующим транзисторным органом последовательного типа. Для обеспечения экономичности на питающий вход стабилизатора всегда подается минимально необходимое напряжение. В случае изменения нагрузочного тока это напряжение увеличивается или уменьшается путем автоматического подключения или отключения дополнительных источников питания через вспомогательные транзисторы, которые в данном случае включены эмиттер-коллекторными переходами последовательно, Поочередная коммутация вспомогательных транзисторов осуществляется с помощью низковольтного источника напряжения, установленного в базовых цепях, снабженных защитными диодами. 1 ил. сделать стабилизатор достаточно высоковольтным из-за ограниченного максимального напряжения коллектор-эмиттер

- транзисторов, подача напряжения управления на базу каждого составного транзистора требует использования высоковольтных транзисторов в схеме управления, что накладывает те же ограничения.

Наиболее близкой по технической сущности является система питания, содержащая регулировочный транзистор непрерывного стабилизатора и непрерывные регулирующие транзисторы, к базам которых подключены стабисторы и резисторы, служащие для ограничения тока стабисто1739370

20

30

50

pos, дополнительный источник для питания базовых цепей транзисторов, блока управления, нестабилизированный источник питания, собранный на N последовательно включенных выпрямительных диодах.

Недостатком известного стабилизатора является сложность получения высокого выходного напряжения и высокой надежности из-за наличия полного напряжения дополнительных источников на регулирующих транзисторах, недостаточного КПД из-за неполного насыщения основного регулировочного транзистора в процессе работы, Целью изобретения является повышение выходного напряжения стабилизатора при одновременном повышен " КПД и повышении надежности за c;;.. ограничения напряжения на регулирующем элементе, Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного напряжения, содержащем регулирующий транзистор, включенный эмиттер-коллекторным переходом последовательно с основным источником питания и развязывающим диодом между выводами для присоединения цепи нагрузки, измерительно-усилительный узел, сигнальный вход которого подключен к упомянутым присоединительным выводам, а выход — к управляющему входу регулирующего транзистора, п включенных последовательно дополнительных источников питания, первый из которых одним из полюсов соединен с полюсом противоположной полярности основного источника питания, и-1 дополнительных развязывающих диодов, подключенных первыми электродами к объединенным полюсам дополнительных источников питания, и вспомогательных транзисторов, эмиттер первого из которых соединен с коллектором регулирующего транзистора, а коллекторы всех, кроме п-го, — с вторыми электродами соответствующих дополнительных развязывающих диодов, низковольтный источник напряжения, один из полюсов которого соединен с эмиттером регулирующего транзистора, а другой полюс — с первыми выводами и токоограничивающих резисторов, дополнительно в него введены п защитных диодов, включенных между вторыми выводами токоограничивающих резисторов и базами соответствующих вспомогательных транзисторов, при этом эмиттер-коллекторные.переходы последних включены последовательно, а коллектор п-го вспомогательного транзистора соединен с соответствующим полюсом и-го дополнительного источника питания.

На чертеже приведена электрическая схема высоковольтного линейного стабилизатора постоянного напряжения.

Стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий элемент 1, состоящий из четырех последовательно включенных транзисторов 2-5, основной источник 6 питания и три дополнительных источника

7-9, включенных последовательно, положительные выходы которых соединены с коллекторами соответствующих транзисторов

2-4 через развязывающие диоды 10-12, кроме последнего транзистора 5. Схема 13 управления подключена первым и вторым входом к выходным клеммам 14 и 15, а выходом — к базе транзистора 2, базы транзисторов 3-5 через развязывающие диоды

16-18 и ограничительные резисторы 19-21 соединены с положительным выходом дополнительного низковольтного источника

22 напряжения, а отрицательный выход соединен с выходной клеммой 14.

Высоковольтный непрерывный стабилизирующий источник напряжения постоянного тока работает следующим образом.

Напряжение, образованное основным 6 и дополнительными источниками питания, подается через регулирующий элемент 1 в нагрузку, В схеме 13 управления происходит сравнение величины выходного напряжения с заранее заданным значением. Если величина выходного напряжения меньше заданной, то схема управления вырабатывает сигнал ошибки, который подается на базу первого транзистора 2 регулирующего элемента и приводит к его открыванию, пока напряжение его коллектора не станет меньше разности величины напряжения дополнительного источника 22 напряжения, падения напряжения на диоде 16 и напряжения U>a транзистора 3. В этот момент начинает открываться второй транзистор 3 регулирующего элемента и открывается до тех пор, дока величина напряжения на его коллекторе не станет меньше разности величин напряжения дополнительного источника 22, падения напряжения на диоде 17 и напряжения U>>a транзистора 4. В этот момент начинает открываться следующий транзистор 4 регулирующего элемента и т.д, Когда транзисторы 3-5 насыщены, по мере увеличения тока управления транзистор 2 входит в область насыщения, Если величина выходного напряжения больше заданной, происходит обратный процесс, т.е. поочередно закрываются транзисторы от последнего до первого.

При соответствующем выборе дополнительных источников (вол ьтодобавок) и количества транзисторов в регуляторе возможно

1739370 получить любое выходное напряжение стабилизатора при высоком КПД и высокой надежности за счет строго поочередного подключения в работу каждого транзистора регулятора и невозможности возникновения перенапряжений на транзисторах регулятора.

Таким образом, введение дополнительных источников (вольтодобавок), развязывающих диодов в цепи коллекторов и баз регулирующих транзисторов, дополнительного низковольтного источника позволяет получить высоковольтный источник с высоким КПД.

КПД для известного источника 0,85, для предлагаемого при четырех дополнительных источниках 0,92. При наращивании дополнительных источников для высоковольтного стабилизатора возможно дальнейшее увеличение КПД.

Дополнительно следует указать следующие достоинства: высокое качество выходной электроэнергии, так как используется регулирование линейного типа; повышается надежность из-за простоты схемы управления, так как используется управление только на один транзистор регулирующего элемента.

Формула изобретения

Высоковольтный стабилизирующий источник напряжения постоянного тока, содержащий регулирующий транзистор, включенный эмиттер-коллекторным переходом последовательно с основными источником питания и развязывающим диодом между выводами для присоединения цепи нагрузки, измерительно-усилительн ый узел, сигнальный вход которого подключен к упомянутым присоединительным выво5 дам, а выход — к управляющему входу регулирующего транзистора, и последовательно включенных дополнительных источников питания, первый из которых одним из полюсов соединен с полюсом противоположной

10 полярности основного источника питания, и-1 дополнительных развязывающих диодов, подключенных первыми электродами к объединенным полюсам дополнительных источников питания, и вспомогательных

15 транзисторов, эмиттер первого иэ которых соединен с коллектором регулирующего транзистора, а коллекторы всех, кроме п-го, — с вторыми электродами соответствующих дополнительных развязывающих диодов, 20 низковольтный источник напряжения, один из полюсов которого соединен с эмиттером регулирующего транзистора, а другой полюс — с первыми выводами и токоограничивающих резисторов, отличающийся

25 тем, что, с целью повышения надежности в работе, в него введены и защитных диодов, включенных между вторыми выводами токоограничивающих резисторов и базами соответствующих вспомогательных

30 транзисторов, при этом эмиттер-коллекторные переходы последних включены последовательно, а коллектор и-го вспомогательного транзистора соединен с соответствующим полюсом n-ro дополнительного

35 источника питания.