ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2128395 (13) C1

(51) 6 H02P9/30 

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

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

(21) Заявка: 97107036/09 
(22) Дата подачи заявки: 1997.04.28 
(45) Опубликовано: 1999.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: GB 1602977 A, 18.11.81. SU 762124 A, 07.09.80. GB 1350484 A, 18.04.74. GB 1164444 A, 17.09.69. GB 1101827 A, 31.01.68. Носов Ю.Р. и др. Оптроны и их применение. - М.: Радио и связь, 1981, с.187, 125. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева" 
(72) Автор(ы): Добролюбов В.А. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева" 
Адрес для переписки: 141070, Московская обл., Королев, ул.Ленина, 4А РКК "Энергия" имени С.П.Королева, Отдел промышленной собственности и инноватики 

(54) ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ 

Электронный регулятор напряжения относится к устройствам автоматики, а именно к электронным устройствам, которые могут найти широкое применение как в изделиях ракетно-космической техники, так и в народном хозяйстве. В электронном напряжении, содержащем параметрический стабилизатор напряжения из последовательно включенных стабилитрона и резистора, резистивный делитель, входной усилитель, выходной транзистор, к коллектору которого подключена обмотка возбуждения генератора, входной усилитель выполнен в виде оптоэлектронной транзисторной пары на светодиоде и транзисторе, при этом плюсовой вывод светодиода оптоэлектронной пары подключен к средней точке параметрического стабилизатора напряжения, а минусовой вывод подключен к средней точке резистивного делителя, база выходного транзистора подключена к эммитеру транзистора оптоэлектронной пары и через резистор - к минусу источника питания, коллектор выходного транзистора через резистор обратной связи подключен также к полюсовому выводу светодиода оптоэлектронной пары. Технический результат заключается в обеспечении высокой точности регулирования (1 + 2%) в диапазоне температур от 40 до -40oC. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Предлагаемый электронный регулятор напряжения относится к устройствам автоматики, а именно к электронным устройствам, которые могут найти широкое применение как в изделиях ракетно-космической техники, так и в народном хозяйстве, например, в автотранспортных средствах, где требуется поддержание стабильного напряжения постоянного тока в сети.

Известно устройство [1] , в котором выходное напряжение генератора с самовозбуждением, используемого для зарядки батареи транспортного средства, регулируют посредством управления выходного транзистора, включенного последовательно с обмоткой возбуждения генератора. Напряжение батареи поступает на делитель и сравнивается с напряжением диода. Ток заряда ограничивает диод и вырабатывает напряжение, зависящее от тока. Это падение напряжения и компенсируется элементом с отрицательным температурным коэффициентом. Избыточный ток пробивает диод, включает транзистор входного усилителя и блокирует выходной транзистор.

Известны транзисторные регуляторы напряжения РР350 [2], состоящие из трех транзисторов, стабилитрона, запирающих диодов, гасящего диода, резистивных делителей, дросселя и восьми резисторов, задающих режим работы транзисторов.

Недостатками указанных устройств являются сложность схем, низкая точность и стабильность регулирования.

Известно устройство, выбранное в качестве прототипа [3], которое состоит из параметрического стабилизатора напряжения, выполненного на стабилитроне и последовательно включенном резисторе, резистивного делителя, выполненного на транзисторе входного усилителя, выходного транзистора, к коллектору которого подключена обмотка возбуждения генератора, управляемая выходным транзистором, который открыт напряжением смещения. Схема работает следующим образом. При увеличении напряжения питания увеличивается напряжение на резистивном делителе, в результате чего пробивается стабилитрон, после этого открывается транзистор входного усилителя. Напряжение на коллекторе транзистора входного усилителя падает и выходные транзисторы закрываются, обмотка возбуждения обесточивается. В результате обесточивания обмотки обороты генератора падают, а значит уменьшается напряжение питания. Уменьшение напряжения питания приводит к закрытию стабилитрона и выключению транзистора входного усилителя. После выключения транзистора входного усилителя включаются выходные транзисторы, обмотка генератора запитывается и т.д. Подача сигнала обратной связи на точку соединения резистивного делителя с опорным диодом, а не на базу транзистора входного усилителя улучшает стабильность схемы и уменьшает пульсацию напряжения обратной связи.

Недостатками устройства прототипа являются сложность схемы, большое количество применяемых электрорадиоизделий (ЭРИ) от 14 до 18 штук, низкая точность регулирования. Следует отметить, что в соответствии с техническими требованиями на стабилитроны типа КС147А, КС156А и др. минимальный ток стабилизации стабилитрона, при котором обеспечиваются необходимые параметры, равен 3-5 мА, а токи базы транзистора входного усилителя 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 воздействии диапазона рабочих температур.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение точности регулирования напряжения.

Поставленная задача достигается тем, что в электронном регуляторе напряжения, содержащем параметрический стабилизатор напряжения из последовательно включенных стабилитрона и резистора, резистивный делитель, входной усилитель, выходной транзистор, к коллектору которого подключена обмотка возбуждения генератора, в отличие от прототипа входной усилитель выполнен в виде оптоэлектронной транзисторной пары на светодиоде и транзисторе, при этом плюсовой вывод светодиода оптоэлектронной пары подключен к средней точке параметрического стабилизатора напряжения, а минусовой вывод подключен к средней точке резистивного делителя, база выходного транзистора подключена к эмиттеру транзистора оптоэлектронной пары и через резистор к минусу источника питания, коллектор выходного транзистора через резистор обратной связи подключен также к плюсовому выводу светодиода оптоэлектронной пары.

Сущность предлагаемого устройства поясняется фиг. 1 и фиг. 2, где на фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - график зависимости Uпр f(toC) для предлагаемого регулятора и график зависимости Uс - f(toC) для серийно выпускаемого регулятора Я-112.

На фиг. 1 приведены:

1 - параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне VD1 и резисторе R1:

2 - резистивный делитель на резисторах R2 и R3:

3 - входной усилитель, выполненный в виде оптоэлектронной пары VT1:

4 - выходной транзистор VT2:

5 - обмотка возбуждения генератора "OB":

6-8 - резисторы R4-R6:

9 - резистор обратной связи R7:

10 - диод VD2.

Схема, представленная на фиг. 1, работает следующим образом.

В исходном состоянии транзистор VTI входного усилителя 3 и выходной транзистор VT2 открыты, обмотка возбуждения 5 находится под током. При увеличении оборотов генератора, напряжение питания увеличится, следовательно напряжение на стабилитроне VD1 стабилизатора 1 не изменится, в средней точке делителя 2 возрастет, тогда диод и транзистор оптопары 3 - VTI закроются, а значит закроется выходной транзистор 4 - VT2 и обмотка возбуждения 5 обесточится. В результате обороты генератора упадут, напряжение питания уменьшится, а значит напряжение в средней точке делителя 2 тоже уменьшится. После чего диод оптопары 3 - VT1 откроется, далее откроются транзистор VT1 входного усилителя 3 и выходной транзистор 4 - VT2, обмотка возбуждения 5 будет находится под током, т. е. будут увеличиваться обороты генератора. Далее процесс повторится и схема будет находиться в режиме переключения. 6-8 - резисторы R4-R6 задают режим работы транзисторов, 10 - диод VD2 шунтирует обмотку возбуждения.

Необходимо отметить, что для уменьшения времени переключения транзисторов VT1, VT2 из закрытого состояния в открытое введена положительная обратная связь по току с помощью резистора R7, соединяющего коллектор выходного транзистора 4 - VT2 и плюсовой вывод диода оптопары 3 - VT1. При анализе предлагаемой схемы необходимо отметить, что количество пассивных ЭРИ равно 9-ти и количество активных ЭРИ равно 2-м, что существенно 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 стабилитрона, как порогового устройства, не зависит от режима работы входного усилителя, а задается одним резистором R1, при этом заранее обеспечивается условие:



где Uпит - напряжение питания;

Uст - напряжение стабилизации стабилитрона;

Iст.мин - минимально допустимый ток через стабилитрон.

В отличие от предлагаемой схемы в аналогичных устройствах это условие не обеспечивается, что приводит к низкой точности и нестабильности работы регулятора напряжения.

Исходя из простоты схемы и малого количества применяемых ЭРИ можно ожидать снижения расходов на одно изделие в пределах 1000-2000 руб. Учитывая количество выпускаемых регуляторов напряжения порядка 100000 в год, годовой экономический эффект от использования предлагаемого решения составит 100-200 млн.руб.

На фиг. 2 приведены график зависимости Uпр = f(toC) для предлагаемого регулятора и график зависимости Uс = f(toC) для серийно выпускаемого регулятора Я-112. Анализ указанных графиков 1 и 2 показывает, что напряжение сети в предлагаемом регуляторе напряжения при минусовых температурах превышает напряжение сети при 20oC на величину +U, что необходимо для увеличения напряжения в сети.

Литература

1. Заявка Великобритании N 1573426, МПК H 02 P 9/30, 1981 г.

2. Н. М. Ильин и др. "Электрооборудование автомобилей". М.: Транспорт, 1982 г., с. 65.

3. Заявка Великобритании N 1602977, МПК H 02 P 9/30, 1981 г. - прототип. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Электронный регулятор напряжения, содержащий параметрический стабилизатор напряжения из последовательно включенных стабилитрона и резистора, резистивный делитель, входной усилитель, выходной транзистор, к коллектору которого подключена обмотка возбуждения генератора, отличающийся тем, что в нем входной усилитель выполнен в виде оптоэлектронной транзисторной пары на светодиоде и транзисторе, при этом плюсовой вывод светодиода оптоэлектронной пары подключен к средней точке параметрического стабилизатора напряжения, а минусовой вывод подключен к средней точке резистивного делителя, база выходного транзистора подключена к эмиттеру транзистора оптоэлектронной пары и через резистор - к минусу источника питания, коллектор выходного транзистора через резистор обратной связи подключен также к плюсовому выводу светодиода оптоэлектронной пары.




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