ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2160959 (13) C1

(51) 7 H02P9/30 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 99121242/09 
(22) Дата подачи заявки: 1999.10.11 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.10.11 
(45) Опубликовано: 2000.12.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: GB 1602977 A 18.11.1981. SU 544089 A 04.05.1977. SU 1037412 A 23.08.1983. SU 1297205 A1 15.03.1987. SU 233785 A 08.05.1969. DT 2610137 A1 29.09.1977. 
(71) Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" (RU) 
(72) Автор(ы): Добролюбов В.А.(RU); Шведов Сергей Васильевич (BY) 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" (RU) 
Адрес для переписки: 141070, Московская обл., г. Королев, ул. Ленина 4а, ОАО РКК "Энергия" им. С.П. Королева, отдел промышленной собственности и инноватики 

(54) ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ 

Электронный регулятор напряжения может найти широкое применение в автотранспортных средствах, где требуется поддержание стабильного напряжения постоянного тока в сети. Технический результат - упрощение конструкции и повышение точности регулирования напряжения. Предлагаемый электронный регулятор напряжения, содержащий стабилизатор напряжения, выполненный на последовательно включенных стабилитроне и резисторе, входной транзистор, коллектор которого через ограничительный резистор подключен к плюсовой клемме источника питания, выходной транзистор, в коллектор которого включена обмотка возбуждения, зашунтированная диодом, эмиттер выходного транзистора, подключен к минусовой клемме источника питания, в отличие от прототипа в него введен дополнительный стабилизатор напряжения, выполненный на последовательно включенных дополнительном стабилитроне и двух резисторах, при этом эмиттер входного транзистора подключен к средней точке соединения резистора и стабилитрона стабилизатора напряжения, плюсовой вывод этого стабилитрона подключен к минусовой клемме источника питания, база входного транзистора подключена к средней точке соединения двух резисторов дополнительного стабилизатора напряжения, минусовой вывод этого стабилитрона подключен к плюсовой клемме источника питания, коллектор входного транзистора через резистор соединен с базой выходного транзистора, которая через резистор смещения подключена к минусовой клемме источника питания. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области электронных устройств автоматики и может найти широкое применение как в изделиях ракетно-космической техники, так и в народном хозяйстве, в частности в автотранспортных средствах, где требуется поддержание стабильного напряжения постоянного тока в сети.

Известно устройство Великобритании по заявке N 1573426 (МПК H 02 P 9/30), в котором выходное напряжение генератора посредством управления выходного транзистора, в коллектор которого включена обмотка возбуждения генератора. Напряжение питания поступает на резистивный делитель и сравнивается с напряжением стабилитрона. При увеличении напряжения питания стабилитрон пробивается, после чего включается входной транзистор и выключается выходной транзистор, в результате чего обесточивается обмотка регулятора.

Известны транзисторные регуляторы напряжения типа PP350, PP356 по книге авторов Н.М. Ильина и др. "Электрооборудование автомобилей". М., "Транспорт", 1982, с. 47-91. Регулятор одного из указанных типов состоит из входного и выходного транзисторов, резисторов, стабилитрона, запирающих диодов. Принцип работы этих регуляторов аналогичен принципу работы регулятора по заявке Великобритании N 1573426.

Прототипом предлагаемого изобретения является "Регулятор напряжения". Великобритания, МКИ H 02 P 9/30 заявка N 1602977. Структура и схема прототипа близки к предлагаемому устройству. Схема прототипа состоит из последовательно включенных стабилитрона и резистора (параметрического стабилизатора напряжения), входного транзистора, коллектор которого через ограничительный резистор подключен к плюсовой клемме источника питания, выходного транзистора, в коллектор которого включена обмотка возбуждения, зашунтированная диодом, а эмиттер выходного транзистора подключен к минусовой клемме источника питания.

Схема прототипа работает следующим образом. При увеличении напряжения питания увеличивается напряжение на резисторах, в результате чего пробивается стабилитрон, после этого открывается входной транзистор. Напряжение на коллекторе входного транзистора падает, и выходной транзистор закрывается, обмотка возбуждения генератора обесточивается. В результате обесточивания обмотки обороты генератора падают, а значит, уменьшается напряжение питания. Уменьшение напряжения питания приводит к закрытию стабилитрона, выключению входного транзистора и включению выходного транзистора и т.д.

Недостатками устройства прототипа, как и приведенных выше устройств, является следующее:

1. Сложность схемы и большое количество применяемых электрорадиоизделий (ЭРИ) - от 14 до 18 штук.

2. Режим работы стабилитрона, входящего в состав стабилизатора напряжения, зависит от тока базы входного транзистора, что приводит к низкой точности регулирования. При этом необходимо отметить, что в соответствии с ТУ на стабилитроны типа КС147А, КС156А и др. минимальный ток стабилизации стабилитрона, при котором обеспечиваются необходимые параметры, равен 3-5 мА, а токи базы входного транзистора лежат в пределах сотых долей мА до 0,5 мА. Эти два требования являются противоречивыми и в конечном счете приводят к низкой точности и стабильности регулирования, особенно при воздействиях рабочих температур.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение точности регулирования напряжения.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемый электронный регулятор напряжения, содержащий стабилизатор напряжения, выполненный на последовательно включенных стабилитроне и резисторе, входной транзистор, коллектор которого через ограничительный резистор подключен к плюсовой клемме источника питания, выходной транзистор, в коллектор которого включена обмотка возбуждения, зашунтированная диодом, эмиттер выходного транзистора подключен к минусовой клемме источника питания, в отличие от прототипа в него введен дополнительный стабилизатор напряжения, выполненный на последовательно включенных дополнительном стабилитроне и двух резисторах, при этом эмиттер входного транзистора подключен к средней точке соединения резистора и стабилитрона стабилизатора напряжения, плюсовой вывод этого стабилитрона подключен к минусовой клемме источника питания, база входного транзистора подключена к средней точке соединения двух резисторов дополнительного стабилизатора напряжения, минусовой вывод этого стабилитрона подключен к плюсовой клемме источника питания, коллектор входного транзистора через резистор соединен с базой выходного транзистора, которая через резистор смещения подключена к минусовой клемме источника питания.

Схема предлагаемого регулятора напряжения приведена на чертеже.

Регулятор напряжения содержит стабилизатор напряжения 1, дополнительный стабилизатор напряжения 2; стабилизатор напряжения 1 выполнен на последовательно соединенных резисторе 3 и стабилитроне 4; дополнительный стабилизатор напряжения 2 выполнен на последовательно включенных дополнительном стабилитроне 5 и резисторах 6,7. Регулятор напряжения содержит также входной транзистор 8, эмиттер которого подключен к средней точке соединения стабилитрона 4 резистора 3; резистор 9, включенный в коллектор входного транзистора 8; резистор 10, подключенный к коллектору входного транзистора 8, резистор 11; выходной транзистор 12, между базой и эмиттером которого подключен резистор 11, в коллектор выходного транзистора 12 включена обмотка возбуждения, зашунтированная диодом 13, а база через резистор 10 - к коллектору входного транзистора 8; диод 13; обмотка возбуждения 14 генератора, включенная в коллектор выходного транзистора 12 и зашунтированная диодом 13.

Схема, представленная на чертеже, работает следующим образом. В исходном состоянии при номинальном напряжении 14 В транзистор 8 закрыт, т.к. U7U4, а выходной транзистор 12 открыт и обмотка возбуждения 14 находится под напряжением. При увеличении напряжения питания на величину Uпит., напряжение на стабилитроне 4 остается постоянным, а на резисторе 7 возрастает. При этом, учитывая, что величина резистора 7 выбирается значительно большей, чем величина резистора 6 (R7>>R6), практически Uпит. выделяется на резисторе 7. В связи с этим входной транзистор 8 открывается, напряжение на коллекторе входного транзистора 8 резко уменьшается и выходной транзистор 12 выключается. Поэтому обмотка возбуждения 14 обесточивается, обороты генератора уменьшаются, и напряжение питания начинает уменьшаться. При достижении величины напряжения питания Uпит. - Uпит. напряжение на эмиттере входного транзистора 8 остается постоянным, а на резисторе 7 уменьшается практически на величину Uпит., что вызовет отключение транзистора 8, при этом напряжение на коллекторе транзистора 8 увеличится, что приведет к открытию выходного транзистора 12, и, следовательно, обмотка возбуждения 14 снова окажется под напряжением. Далее процесс повторяется.

Анализ схемы предлагаемого электронного регулятора показывает, что количество пассивных электрорадиоизделий (ЭРИ) равно девяти, и количество активных ЭРИ равно двум, что, конечно, меньше, чем в известных аналогичных устройствах. Простота схемы определяет ее высокую надежность, а также высокую технологичность и простоту конструкции.

Основное преимущество предлагаемой схемы состоит в том, что режим работы стабилитронов 4 и 5, которые и определяют точность регулирования напряжения, не зависит от режима работы входного транзистора 8, а задается резисторами 6,7 и 3. При этом обеспечивается условие



где Uпит. - напряжение питания;

Uст.5 - напряжение стабилизации стабилитрона 5;

Iст.min - минимально допустимый ток стабилитрона 5 по ТУ;

R6 - величина резистора 6;

R7 - величина резистора 7.

В аналогичных устройствах это условие зачастую не обеспечивается, что приводит к низкой точности и нестабильности работы регулятора.

Кроме того, введение дополнительного стабилизатора напряжения на резисторах 6, 7 и дополнительном стабилитроне 5 позволяет значительно увеличить точность регулирования напряжения, т.к. изменение напряжение питания на величину Uпит. отслеживается на резисторе 7 и затем фиксируется стабилитроном 4 и входным транзистором 8. Таким образом, точность регулирования напряжения в предлагаемой схеме значительно выше, чем в аналогичных схемах.

Исходя из простоты схемы и малого количества применяемых ЭРИ можно ожидать снижения расходов на одно изделие в пределах 10-20 рублей. Учитывая количество выпускаемых регуляторов напряжения порядка 100000 шт. в год, годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения составит 1,0-2,0 млн. рублей. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Электронный регулятор напряжения, содержащий стабилизатор напряжения, выполненный на последовательно включенных стабилитроне и резисторе, входной транзистор, коллектор которого через ограничительный резистор подключен к плюсовой клемме источника питания, выходной транзистор, в коллектор которого включена обмотка возбуждения, зашунтированная диодом, а эмиттер выходного транзистора подключен к минусовой клемме источника питания, отличающийся тем, что в него введен дополнительный стабилизатор напряжения, выполненный на последовательно включенных дополнительном стабилитроне и двух резисторах, при этом эмиттер входного транзистора подключен к средней точке соединения резистора и стабилитрона стабилизатора напряжения, плюсовой вывод этого стабилитрона подключен к минусовой клемме источника питания, база входного транзистора подключена к средней точке соединения двух резисторов дополнительного стабилизатора напряжения, минусовой вывод дополнительного стабилитрона подключен к плюсовой клемме источника питания, коллектор входного транзистора через резистор соединен с базой выходного транзистора, которая через резистор смещения подключена к минусовой клемме источника питания.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru