СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2033681 (13) C1

(51) 6 H02M3/335 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 5034460/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.03.26 
(45) Опубликовано: 1995.04.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1056168, кл. H 02M 3/335, 1980. 2. Авторское свидетельство СССР N 1714770, кл. H 02M 3/337, 1989. 3. Авторское свидетельство СССР N 1422235, кл. H 02M 3/335, 1986. 
(71) Заявитель(и): Ленинградское научно-производственное предприятие "Буревестник" 
(72) Автор(ы): Гарцман Ф.М. 
(73) Патентообладатель(и): Гарцман Феликс Мордухович 

(54) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 

Использование: электропитание высоковольтным стабилизированным напряжением электронной и электрофизической аппаратуры, входящей в состав аппаратурных комплексов для научных исследований, содержащих электронные устройства, чувствительные к импульсным помехам. Сущность изобретения: устройство содержит защиту независимо от причины возникновения аварийной ситуации ( перегрузка по току, короткое замыкание, перенапряжение на выходе ), которая обеспечивается одними и теми же элементами и цепями узла защиты без применения дополнительных средств благодаря включению входной цепи узла защиты между выходом операционного усилителя и выводом питания устройства обратной связи для подключения напряжения, полярность которого противоположна полярности напряжения, отпирающего транзистор выходного повторителя устройства. В результате срабатывания защиты - отпирания входного полевого транзистора узла защиты и запирания исполнительного полевого транзистора с управляющим p-n=переходом обеспечивается сброс до нуля выходного напряжения на выходных выводах и выключение транзисторов преобразователя регулируемого однополярного тока в напряжение. Для восстановления высоковольтного выходного напряжения стабилизирующего преобразователя необходимо после устранения причины аварийной ситуации осуществить повторное включение его питания. 2 з. п. ф-лы, 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электронике и может быть использовано для питания высоковольтным стабилизированным напряжением электронной и электрофизической аппаратуры, входящей в состав аппаратурных комплексов для научных исследований, содержащих электронные устройства, чувствительные к импульсным помехам.

Известны стабилизирующие преобразователи постоянного напряжения, построенные по автокомпенсационной схеме на основе высокочастотного преобразователя регулируемого постоянного тока в напряжение и содержащие выходные выводы, которые через регулирующий элемент, выполненный на регулирующем транзисторе с резистором в цепи его эмиттера, усилитель мощности с трансформаторным выходом и независимым возбуждением, выполненный по схеме по средней точкой, причем коллектор регулирующего транзистора подключен к объединенным эмиттерам транзисторов усилителя мощности, выпрямитель и фильтр соединены с выходными выводами, подключенными через узел обратной связи к управляющему входу регулирующего элемента. Управляющие входы усилителя мощности подсоединены к противофазным выходным выводам задающего генератора.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется посредством регулирования постоянного тока питания усилителя мощности, переключаемого с частотой задающего генератора.

Недостатком преобразователя является низкая надежность, обусловленная отсутствием защиты от короткого замыкания, перегрузки по току и чрезмерного повышения выходного напряжения.

Наиболее близким к предложенному является стабилизирующий преобразователь постоянного напряжения, содержащий включенные последовательно между входными выводами регулирующий элемент на регулирующем транзисторе и резисторе в цепи его эмиттера, подсоединенном к первому из названных выводов, и двухтактный усилитель мощности с независимым возбуждением, выполненный по схеме со средней точкой. Кроме того, между указанными выводами включены соединенные последовательно резистор и диод, общая точка которых подключена к одному выводу управляющего входа регулирующего элемента, другой вывод которого соединен с базой регулирующего транзистора, а диод, включенный в прямом направлении по отношению к полярности напряжения входного питания, соединен с первым входным выводом, управляющие выводы транзисторов усилителя мощности подключены к противофазным выводам задающего генератора, общий вывод которого связан с объединенными их эмиттерами, выпрямительно-фильтрующий узел, включенный между трансформаторным выводом усилителя мощности и выходными выводами стабилизирующего преобразователя, соединенными с входом операционного усилителя устройства обратной связи, выходной каскад которого, выполненный по схеме эмиттерного повторителя, связан своими выходными выводами, один из которых объединен с соответствующим выходным выводом преобразователя общей шиной, с соответствующими выводами управляющего входа регулирующего элемента, а к выводам питания подключено разнополярное относительно общей шины напряжение.

В таком преобразователе обеспечена защита от перегрузки по току и короткого замыкания последовательной цепью из диода и резистора, включенной между входными выводами посредством ограничения, вплоть до отключения тока базы регулирующего транзистора при возникновении аварийной ситуации. В случае прекращения аварийной ситуации автоматически происходит мгновенное восстановление установленной величины выходного напряжения. Если аварийная ситуация возникает циклически, то на выходе имеет место циклическое скачкобразное изменение напряжения, что недопустимо в случае, например, питания детекторов излучения высоковольтным напряжением, так как при этом существенно сокращается их временной ресурс, снижается электробезопасность конструкции и надежность, так как возрастает вероятность пробоя входных цепей предусилителя, связанного с детектором измерительного канала, т.е. в высоковольтных стабилизирующих преобразователях защита при любой причине аварийной ситуации (короткое замыкание, перегрузка по току, значительное превышение выходным напряжением номинального значения) должна осуществляться посредством сброса до нуля выходного напряжения без автоматического восстановления после прекращения аварийной ситуации (типа "защелка") и необходимости повторного включения стабилизирующего преобразователя.

Эта цель достигается тем, что в стабилизирующем преобразователе постоянного напряжения, выполненном по компенсационной схеме и содержащем двухтактный усилитель мощности с независимым возбуждением и трансформаторным выходом, построенный по схеме по средней точкой, и транзисторный регулирующий элемент, включенный последовательно между входными выводами, а также выпрямительно-фильтрующий узел, выходной делитель и устройство обратной связи, связанное своими выходными выводами, один из которых объединен с одним из двух выходных выводов стабилизирующего преобразователя общей шиной с соответствующими входными выводами регулирующего элемента, и состоящее из операционного усилителя, выходного эмиттерного повторителя и узла защиты, включающего в себя входную цепь из соединенных последовательно диода, резистора и конденсатора, параллельно которому подключены другой резистор и цепь затвор-исток входного полевого транзистора, и цепь индикации, к выводам питания устройства обратной связи подключено разнополярное относительно общей шины напряжение, при этом с базами транзисторов усилителя мощности соединены выводы для подключения противофазных выходных выводов задающего генератора, а с объединенными их эмиттерами связан вывод для подключения общей выходной точки указанного генератора.

Между первым входным выводом стабилизирующего преобразователя и первым входным выводом регулирующего элемента включен резистор, а между указанным выводом регулирующего элемента и вторым входным выводом преобразователя диод, смещенный в прямом направлении по отношению к полярности напряжения входного питания, причем второй входной вывод управляющего входа регулирующего элемента соединен с базой его транзистора, вывод диода входной цепи узла защиты подключен к выходу операционного усилителя, другой его вывод, объединенный с резистором указанной цепи, соединен со стоком исполнительного полевого транзистора узла защиты, поток которого подключен к базе транзистора выходного эмиттерного повторителя устройства обратной связи, диод включен при этом в прямом направлении по отношению к полярности напряжения, отпирающего транзистор выходного повторителя, общая точка конденсатора входной цепи узла защиты и потока его входного полевого транзистора подсоединена к выводу питания устройства обратной связи для подключения напряжения, полярность которого противоположна полярности напряжения отпирающего транзистор выходного повторителя.

Между затвором исполнительного транзистора узла защиты и выходом операционного усилителя включены соединенные последовательно первый и второй дополнительные резисторы, общая точка которых подключена к стоку входного транзистора узла защиты, а цепь его индикации, состоящая из соединенных последовательно цепи сток-исток указанного входного полевого транзистора, дополнительного диода третьего дополнительного резистора и светодиода, включена между указанным выводом питания устройства обратной связи и общей шиной, при этом названные диод и светодиод включены в прямом направлении по отношению к полярности напряжения питания устройства обратной связи, подключенного к выводу, соединенному с истоком входного полевого транзистора узла защиты, кроме того, исполнительный полевой транзистор узла защиты с управляющим p-n-переходом, включенным последовательно и согласно с переходом база-эмиттер транзистора выходного повторителя устройства обратной связи, объединенные эмиттеры транзисторов усилителя мощности связаны либо непосредственно с выводом для подключения общей выходной точки задающего генератора, соответствующие выводы питания которого подключены к указанной общей точке и средней точке выходного трансформатора усилителя мощности, а выходные выводы устройства обратной связи соединены непосредственно с соответствующими входными выводами регулирующего элемента, либо связаны с общей выходной точкой задающего генератора через источник постоянного напряжения, включенный встречно по отношению к полярности напряжения входного питания, при этом выводы питания задающего генератора подключены к соответствующим выходным выводам устройства обратной связи, а соответствующие входные выводы регулирующего элемента соединены с выводами дополнительного выхода задающего генератора.

Кроме того, между базой транзистора выходного повторителя устройства обратной связи и общей шиной включен четвертый, а параллельно его переходу база-эмиттер пятый дополнительный резистор, при этом база транзистора регулирующего элемента соединена с вторым входным выводом через шестой дополнительный резистор, а тип канала входного и исполнительного транзисторов узла защиты совпадает с типом базы транзистора выходного повторителя устройства обратной связи.

Включение входной цепи узла защиты между выходом операционного усилителя и выводом питания устройства обратной связи для подключения напряжения, полярность которого противоположна полярности напряжения, отпирающего транзистор выходного повторителя, и подключение к указанному выводу питания общей точки конденсатора входной цепи узла защиты и истока его входного транзистора, а также соединение стока указанного входного транзистора с общей точкой первого и второго дополнительных резисторов, включенных между затвором исполнительного полевого транзистора с управляющим p-n-переходом и выходом операционного усилителя и подключение стока исполнительного транзистора к соответствующему выводу диода входной цепи узла защиты обеспечивает в процессе эксплуатации предложенного преобразователя изменение полярности напряжения на затворе исполнительного полевого транзистора узла защиты относительно его истока, соединенного с базой транзистора выходного каскада устройства обратной связи с отпирающей указанный транзистор при нормальной работе стабилизирующего преобразователя, когда входной полевой транзистор узла защиты заперт, на запирающую в случае возникновения аварийной ситуации (перегрузка по току, короткое замыкание, перенапряжение на выходе), при которой отрицательное напряжение на выходе операционного усилителя увеличивается настолько, что входной полевой транзистор узла защиты отпирается, а исполнительный полевой транзистор запирается, выключая тем самым транзистор выходного эмиттерного повторителя устройства обратной связи, транзистор регулирующего инструмента и усилитель мощности.

Выходное напряжение стабилизирующего преобразователя сбрасывается до нуля, а отрицательное выходное напряжение на выходе операционного усилителя поддерживается максимальным, чем достигается устойчивость выключенного состояния преобразователя и исключается автоматический возврат в рабочее состояние. Тем самым повышается надежность стабилизирующего преобразователя и обеспечивается электробезопасность в случае высоковольтного выходного напряжения. Одновременно через открытый входной полевой транзистор, дополнительные диод и третий резистор обеспечиваются включение светодиода и индикация аварийной ситуации.

Из рассмотренного выше очевидно расширение функциональных возможностей при одновременном упрощении узла защиты, так как независимо от причины возникновения аварийной ситуации в стабилизирующем преобразователе (перегрузка по току, короткое замыкание или существенное превышение выходным напряжением максимального значения) его защита обеспечивается одними и теми же элементами и цепями узла защиты без применения дополнительных средств, например датчика тока или закорачивающего тиристора. Входной полевой транзистор узла защиты является одновременно элементом его цепи индикации, что упрощает узел защиты и стабилизирующий преобразователь в целом.

Повышение надежности обеспечивается включением четвертого дополнительного резистора между базой транзистора выходного эмиттерного повторителя устройства обратной связи и общей шиной, что предотвращает выход из строя указанного транзистора при аварийной ситуации, когда исполнительный полевой транзистор узла защиты выключен.

Включение пятого дополнительного резистора параллельно переходу база-эмиттер транзистора выходного повторителя устройства обратной связи и шестого дополнительного резистора между базой транзистора регулирующего элемента и вторым входным выводом необходимо так или иначе, например, при случайном сбросе входного напряжения в процессе настройки, транзистор выходного повторителя устройства обратной связи оказывается в режиме "оборванного" эмиттера, а в случае, например, короткого замыкания на выходе стабилизирующего преобразователя запирается диод, включенный между вторым входным выводом и первым входным выводом регулирующего элемента, при этом транзистор регулирующего элемента оказывается в режиме "оборванной" базы независимо от того, соединены ли выходные выводы устройства обратной связи с соответствующими входными выводами регулирующего элемента непосредственно или указанные выводы устройства обратной связи соединены с выводами питания задающего генератора, а входные выводы регулирующего элемента подключены при этом к выводам дополнительного выхода задающего генератора.

На фиг. 1 представлена схема предложенного стабилизирующего преобразователя с отрицательным выходным напряжением устройства обратной связи; на фиг. 2 и 3 показано возможное подключение выводов питания задающего генератора и входных выводов регулирующего элемента.

Стабилизирующий преобразователь (см. фиг. 1) содержит включенные последовательно между входными выводами 1 и 2 двухтактный усилитель 3 мощности с независимым возбуждением, выполненный по схеме со средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора, соединенной с входным выводом 1, и регулирующий элемент 4 на транзисторе 5 и резисторах 6 и 7 в цепи его эмиттера и базы соответственно, подсоединенных к входному выводу 2, образующий с усилителем 3 мощности преобразователь 8 регулируемого однополярного тока в напряжение, выпрямительно-фильтрующий узел 9, выходной делитель 10 и устройство 11 обратной связи, связанное своими выходными выводами 12 и 13, первый из которых объединен с одним из двух выходных выводов 14 и 15 стабилизирующего преобразователя общей шиной с соответствующими входными выводами 16 и 17 регулирующего элемента 4 и состоящее из усилителя 18, выходного эмиттерного повторителя на транзисторе 19 и резисторах 20 и 21 и узла защиты 22, включавшего в себя входную цепь из соединенных последовательно диода 23, резистора 24 и конденсатора 25, параллельно которому подключены резистор 26 и цепь затвор-поток входного полевого транзистора 27, соединенную выводом диода 23 с выходом усилителя 18, а общей точкой резистора 26 и истока транзистора 27 с первым из выводов питания 28 и 29 устройства 11 обратной связи для подключения положительного относительно общей шины напряжения, исполнительный полевой транзистор 30 с управляющим p-n-переходом, включенным последовательно и согласно с переходом база-эмиттер транзистора 19 выходного повторителя устройства 11, соединен стоком с общей точкой диода 23 и резистора 24, истоком с базой транзистора 19, а между его затвором и выходом усилителя 18 включены соединенные последовательно резисторы 31 и 32, общая точка которых соединена со стоком транзистора 27, и цепь индикации, содержащая включенные последовательно между выводом 28 питания устройства 11 обратной связи и общей шиной цепь сток-исток входного транзистора 27, диод 33, резистор 34 и светодиод 35.

Тип канала транзисторов 27 и 30 узла 22 защиты и тип базы транзистора 19 выходного повторителя устройства 11 обратной связи совпадают. Второй входной вывод 17 регулирующего элемента 4 соединен с базой транзистора 5. Между входным выводом 2 преобразователя и входным выводом 16 регулирующего элемента 4 включен диод 36, смещенный в прямом направлении напряжением входного питания Uвх через резистор 37, включенный между указанным выводом 16 элемента 4 и входным выводом 1 стабилизирующего преобразователя. С базами транзисторов усилителя 3 мощности соединены выводы 38 и 39 для подключения противофазных выходных выводов, а с объединенными их эмиттерами связан вывод 40 для подключения общей выходной точки задающего генератора ЗГ.

ЗГ 41 (см. фиг. 2) соединен соответствующими выводами своего питания со своей общей выходной точкой и средней точкой трансформатора усилителя 3 мощности, вывод 40, к которому подключена указанная общая выходная точка генератора 41, соединен с объединенными эмиттерами транзисторов усилителя 3 мощности непосредственно, а выходные выводы 12 и 13 устройства 11 обратной связи соединены непосредственно с входными выводами РЭ 4-16 и 17 соответственно.

На фиг. 3 генератор 41 соединен соответствующими выводами своего питания с выходными выводами 12 и 13 устpойства 11, вывод 40 подключен к объединенным эмиттерам транзисторов усилителя 3 мощности через источник постоянного напряжения, включенный встречно по отношению к полярности напряжения входного питания Uвх и выполненный на диоде 42, смещенном через резистор в прямом направлении напряжением входного питания, а входные выводы 16 и 17 регулирующего элемента 4 соединены с выводами дополнительного выхода задающего генератора (см. фиг. 3).

Рассмотрим работу изобретения.

Процесс стабилизации выходного напряжения предложенного стабилизирующего преобразователя, основанный на автоматическом регулировании выходного тока регулирующего элемента 4, преобразуемого усилителем 3 мощности с частотой задающего генератора 41, выходное противофазное напряжение которого поступает на базы соответствующих транзисторов усилителя 3 мощности через выводы 38 и 39, в переменное напряжение на первичных полуобмотках трансформатора с последующим выпрямлением и фильтрацией узлом 9, по отклонению выходного напряжения Uвых относительно уставки от источника опорного напряжения Uопизвестен.

Делитель 10 обратной связи, включенный между выходом источника опорного напряжения Uоп и выходным выводом 15 обеспечивает сравнение выходного стабилизируемого напряжения с напряжением уставки и подачу результата сравнения на вход операционного усилителя 18 устройства обратной связи 11. Сущность процесса стабилизации выходного напряжения стабилизирующего преобразователя сохраняется независимо от того, подается ли постоянное выходное напряжение устройства 11 обратной связи на вход регулирующего элемента 4, образующего совместно с усилителем 3 мощности преобразователь 8 регулируемого однополярного тока в напряжение путем непосредственного соединения выходных выводов 12 и 13 устройства 11 с входными выводами 16 и 17 элемента 4 соответственно (см. на фиг. 2), а выводы питания задающего генератора при этом подключены соответственно к средней точке трансформатора Тр усилителя 3 мощности и объединенным выводом 40 общей выходной точке генератора 41 и эмиттерам транзисторов указанного усилителя 3 мощности либо вследствие соединения выходных выводов 12 и 13 устройства 11 обратной связи с соответствующими выводами питания задающего генератора 41 постоянное выходное напряжение устройства 11 преобразуется задающим генератором в однополярные полуволны синусоидального напряжения, снимаемые с его дополнительного выхода, соответствующие выводы которого подключены к входным выводам 16 и 17 регулирующего элемента 4 (см. фиг. 3), при этом вывод 40 общей выходной точки задающего генератора 41 соединен с эмиттерами транзисторов усилителя 3 мощности через источник постоянного напряжения, включенный встречно по отношению к полярности напряжения входного питания Uвх и выполненный на диоде 42, смещенном указанным напряжением Uвх в прямом направлении.

Если напряжение на выходных выводах 14 и 15 стабилизирующего преобразователя и ток его нагрузки не превышают максимально допустимых значений, т.е. в случае нормальной его работы величина выходного напряжения операционного усилителя 18 обеспечивает при выбранных соответствующим образом величинах сопротивлений резисторов 24 и 26 напряжение между затвором и потоком транзистора 27 узла защиты 22, не превышающее порогового значения для указанного транзистора, который заперт. Исполнительный транзистор 30 устройства защиты 22 при этом открыт и насыщен, так как его управляющий p-n-переход смещен выходным напряжением операционного усилителя 18 через последовательно соединенные резисторы 31 и 32 в прямом направлении. Этим же напряжением заперт диод 33, через элементы цепи индикации узла защиты 22 транзистор 27, диод 33, резистор 34 и светодиод 35 ток не проходит и индикация аварийной ситуации отсутствует. Через открытые диод 23 входной цепи узла защиты 22 и транзистор 30 выходное напряжение усилителя 18 подключено к резистору 21, затем оно уменьшается выходным повторителем устройства 11 обратной связи на транзисторе 19 и резисторе 20 и с выводов 12 и 13 устройства 11 поступает либо на входные выводы 16 и 17, соответственно формируя с помощью регулирующего транзистора 5 и токозадающего резистора 6 постоянный ток питания усилителя 3 мощности (см. фиг. 2) и далее выходное стабилизируемое постоянное напряжение, либо (см. фиг. 3) на выводы питания задающего генератора 41, формирующего напряжением своего дополнительного выхода с помощью транзистора 5 и резистора 6 однополярный синусоидальный ток питания усилителя 3 мощности. При нормальной работе стабилизирующего преобразователя диод 36 всегда смещен в прямом направлении напряжением Uвх через резистор 37, сопротивление которого выбирается из соотношения

R37= , (1) где Uвх min минимальное напряжение входного питания;

I- значение тока базы регулирующего транзистора 5, соответствующее максимальному выходному напряжению и максимальному току нагрузки стабилизирующего преобразователя.

Конденсатор 25 входной цепи узла 22 защиты предотвращает ложное срабатывание защиты в момент включения стабилизирующего преобразователя на время установления выходного напряжения.

Рассмотрим ситуацию, характеризующуюся отклонением работы стабилизирующего преобразователя от нормальной, в частности превышением током нагрузки максимально допустимого значения, коротким замыканием выходных выводов 14 и 15 или существенным превышением величиной выходного напряжения по какой-либо причине максимального значения. В каждом из трех перечисленных случаев отклонения работы предложенного устройства от нормальной имеет место увеличение выходного напряжения операционного усилителя 18, в результате которого напряжение на резисторе 26 входной цепи узла защиты 22 превышает пороговое значение напряжения затвор-исток Uз-и пор для транзистора 27 и вызывает тем самым его отпирание. Сопротивление резистора 32 выбирается равным 100 кОм, поэтому после отпирания транзистора 27 напряжение на его стоке относительно общей шины устанавливается практически равным напряжению питания устройства 11 обратной связи на выводе 28. Это напряжение через резистор 31, сопротивление которого выбирается порядка 50 кОм, поступает на затвор исполнительного транзистора 30, выключая его, в результате чего сбрасываются до нуля напряжение на выходных выводах 12 и 13 устройства 11 обратной связи, выходной ток регулирующего элемента 4 и выходное стабилизируемое напряжение. Одновременно через цепь сток-исток открытого транзистора 27 под действием напряжения питания на выводе 28 устройства обратной связи 11, полярность которого противоположна полярности напряжения, отпирающего транзистор 19 выходного повторителя устройства 11 обратной связи, отпирается диод 33 и через резистор 34, светодиод 35, обеспечивающий индикацию аварийной ситуации в стабилизирующем преобразователе. Под действием напряжения Uоп на выходе операционного усилителя 18 устанавливается максимальное (в рассматриваемом устройстве по абсолютной величине) выходное напряжение, исключающее включение транзистора 30 узла 22 защиты и формирование выходного напряжения на выходах 14 и 16, так как подобный режим работы стабилизирующего преобразователя недопустим при высоковольтном выходном напряжении из-за нарушения электробезопасности конструкции и снижения надежности питаемой нагрузки, которая, например детекторы ионизирующего излучения, не допускает многократных циклических скачков высоковольтного питающего напряжения. В случаях перегрузки по току, близкой к короткому замыканию на выходных выводах 14 и 15 преобразователя, или существенного превышения выходным высоковольтным напряжением, например, вследствие ошибочной уставки, максимального значения задержка срабатывания защиты конденсатором 25 обуславливает скачкообразное увеличение выходного напряжения устройства 11 обратной связи на выводах 12 и 13 и пропорциональное увеличение тока базы транзистора 5 регулирующего элемента 4 сверх максимального значения I. Это вызывает подзапирание диода 36 и ограничение тем самым тока Iб5 и выходного тока регулирующего элемента с быстродействием диода 36 и транзистора 5, исключая выход из строя транзистора 5 и усилителя 3 мощности при коротком замыкании, или ограничивая аварийное возрастание выходного напряжения до момента выключения транзистора 5 регулирующего элемента 4 и обесточивания усилителя 3 мощности вследствие запирания исполнительного транзистора 30 узла 22 защиты. После срабатывания защиты в случае возникновения в стабилизирующем преобразователе аварийной ситуации необходимо выключить его питание, после чего, устранив причину аварийной ситуации, повторно включить питание стабилизирующего преобразователя.

Благодаря тому, что соответствующий вывод диода 23 входной цепи узла 22 защиты подключен к выходу операционного усилителя 18, другой вывод его, объединенный с резистором 24 указанной цепи, соединен со стоком исполнительного транзистора 30 узла 22 защиты, исток которого подключен к базе транзистора 19 выходного повторителя устройства 11 обратной связи, диод 23 включен при этом в прямом направлении по отношению к полярности напряжения, отпирающего транзистор 19 выходного повторителя, общая точка конденсатора 25 входной цепи узла 22 защиты и истока его входного транзистора 27 подсоединена к выводу 28 питания устройства 11 обратной связи для подключения напряжения, полярность которого противоположна полярности напряжения, отпирающего транзистор 19 выходного повторителя, между затвором транзистора 30 узла 22 защиты и выходом операционного усилителя 18 включены соединенные последовательно резисторы 31 и 32, общая точка которых подключена к стоку транзистора 27 узла 22 защиты, а цепь его индикации, состоящая из соединенных последовательно цепи сток-исток указанного транзистора 27, дополнительного диода 33, резистора 34 и светодиода 35, включена между указанным выводом 28 питания устройства 11 обратной связи и общей шиной, при этом диод 33 и светодиод 35 включен в прямом направлении по отношению к полярности напряжения питания устройства 11 обратной связи, подключенного к выводу 28, соединенному с потоком транзистора 27 узла 22 защиты

Узел защиты 22 обеспечивает надежное выключение преобразователя 8 посредством сброса до нуля тока его силовой цепи а следовательно, и выходного напряжения на выводах 14 и 15 как при перегрузке стабилизирующего преобразователя по току или коротком замыкании на его выходе, так и при возникновении по какой-либо причине перенапряжения на выходе. Это обеспечивается потому, что вход узла 22 защиты подключен к выходу операционного усилителя 18, увеличение напряжения на котором при возникновении любой из трех перечисленных выше причин аварийной ситуации приводит к одинаковому результату сбросу до нуля выходного высоковольтного напряжения стабилизирующего преобразователя, что повышает его надежность вследствие расширения функциональных возможностей узла 22 защиты. Очевидно также упрощение предложенного преобразователя, так как указанное расширение функциональных возможностей узла защиты 22 достигнуто без применения таких традиционных технических средств, как датчик тока и закорачивающий тиристор, усложняющих схему, конструкцию и настройку. Кроме того, в узле защиты 22 транзистор 27 совмещает функции входного усилительного элемента, сравнивающего элемента и элемента цепи индикации.

Независимо от конкретной реализации (см. фиг. 2 или 3) подключения выводов питания задающего генератора 41 и входных выводов 16 и 17 регулирующего элемента 4 в предложенном преобразователе обеспечивается дополнительное повышение надежности включением резистора 7 в цепь базы транзистора 5 и резистора 20 параллельно переходу база-эмиттер транзистора 19. Одновременное включение каждого из указанных резисторов необходимо потому, что при отсутствии резистора 7 в случае выключения диода 36, например, при коротком замыкании транзистор 5 оказывается в режиме "оборванной" базы, что существенно увеличивает вероятность отказа, снижая тем самым надежность независимо от наличия резистора 20, который также необходим, так как в случае реализации по схеме на фиг. 3 исключается выход из строя транзистора 19 из-за перехода в инверсный режим при питании задающего генератора 41 с трансформаторным выходом, выходным напряжением устройства 11 обратной связи. Введение резистора 21 обусловлено необходимостью исключить выход из строя транзистора 30 вследствие обрыва цепи истока при его выключении, что тоже дополнительно повышает надежность. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, выполненный по компенсационной схеме и содержащий двухтактный усилитель мощности с независимым возбуждением и трансформаторным выходом, выполненный по схеме со средней точкой, и транзисторный регулирующий элемент, включенные последовательно между входными выводами, а также выпрямительно-фильтрующий узел, выходной делитель и устройство обратной связи, связанное своими выходными выводами, один из которых объединен с одним из двух выходных выводов стабилизирующего преобразователя общей шиной, с соответствующими входными выводами регулирующего элемента и состоящее из операционного усилителя, выходного повторителя и узла защиты, включающего в себя входную цепь из соединенных последовательно диода, резистора и конденсатора, параллельно которому подключены другой резистор и цепь затвор-исток входного полевого транзистора, и цепь индикации, к выводам питания устройства обратной связи подключено разнополярное относительно общей шины напряжение, при этом с базами транзисторов усилителя мощности соединены выводы для подключения противофазных выходных выводов задающего генератора, а с объединенными их эмиттерами связан вывод для подключения общей выходной точки указанного генератора, между первыми входными выводами стабилизирующего преобразователя и регулирующего элемента включен резистор, а между указанным выводом регулирующего элемента и вторым входным выводом преобразователя диод, смещенный в прямом направлении по отношению к полярности напряжения входного питания, причем второй входной вывод регулирующего элемента соединен с базой его транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем расширения функциональных возможностей и упрощения узла защиты, вывод диода входной цепи узла защиты подключен к выходу операционного усилителя, другой его вывод, объединенный с резистором указанной цепи, соединен со стоком исполнительного полевого транзистора узла защиты, исток которого подключен к базе транзистора выходного повторителя устройства обратной связи, диод включен при этом в прямом направлении по отношению к полярности напряжения, отпирающего транзистор выходного повторителя, общая точка конденсатора входной цепи узла защиты и истока его входного полевого транзистора подсоединена к выводу питания устройства обратной связи для подключения напряжения, полярность которого противоположна полярности напряжения, отпирающего транзистор выходного повторителя, между затвором исполнительного транзистора узла защиты и выходом операционного усилителя включены соединенные последовательно первый и второй дополнительные резисторы, общая точка которых подключена к стоку входного транзистора узла защиты, а цепь его индикации, состоящая из соединенных последовательно цепи сток-исток входного транзистора, дополнительного диода, третьего дополнительного резистора и светодиода включена между указанным выводом питания устройства обратной связи и общей шиной, при этом диод и светодиод включены в прямом направлении по отношению к полярности напряжения питания устройства обратной связи, подключенного к выводу, соединенному с истоком входного полевого транзистора узла защиты, причем тип канала входного и исполнительного резисторов узла защиты совпадает с типом базы транзистора выходного повторителя устройства обратной связи.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что исполнительный полевой транзистор узла защиты связан с управляющим p n-переходом, включенным последовательно и согласно с переходом база эмиттер транзистора выходного повторителя устройства обратной связи, объединенные эмиттеры транзисторов усилителя мощности связаны либо непосредственно с выводом для подключения общей выходной точки задающего генератора, соответствующие выводы питания которого подключены к указанной общей точке и средней точке выходного трансформатора усилителя мощности, а выходные выводы устройства обратной связи соединены непосредственно с соотвествующими входными выводами регулирующего элемента, либо связаны с общей выходной точкой задающего генератора через источник постоянного напряжения, включенный встречно по отношению к полярности напряжения входного питания, при этом выводы питания задающего генератора подключены к соответствующим выходным выводам устройства обратной связи, а соответствующие входные выводы регулирующего элемента соединены с выводами дополнительного выхода задающего генератора.

3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что между базой транзистора выходного повторителя устройства обратной связи и общей шиной включен четвертый, а параллельно его переходу база эмиттер пятый дополнительные резисторы, при этом база транзистора регулирующего элемента соединена с вторым входным выводом через шестой дополнительный резистор.




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