175125. lajstromszámú szabadalom • Berendezés földfüggetlen, nagyfeszültségű stabilizátorok üzemi feszültségtartományának bővítésére
3 175125 4 kaponti feszültsége és árama miatt van szükség. A földfüggetlen kimenet kialakítása elsősorban azokban az esetekben célszerű, amikor a sugárérzékelők a tápegységtől és esetleg egymástól is nagy távolságra vannak elhelyezve. Ilyen esetekben csak az optimális földelési rendszer kialakításával lehet a zavarójelek hatását minimalizálni. A nagy megbízhatóság különösen ipari folyamatirányító és biztonságvédelmi rendszerekben nagy fontosságú. A feladatot a találmánnyal úgy oldjuk meg, hogy az ismert stabilizátornál az egyenáramú kimenet és az egyenáramú bemenet között meglevő visszacsatoló ágat és a bemeneti oldal szabályozó szervét megszüntetjük. Ezeket az áramköröket az egyenirányító és szűrő két kimenete között helyezzük el úgy, hogy az egyenáramú kimenet egyik vagy mindkét ágába egyegy ellenállást, azonkívül a két egyenáramú kiemenet közé nagyfeszültségű szabályozó szervet és feszültségosztót kapcsolunk. A szabályozó szerv vezérlő bemeneté és a feszültségosztó leágazása közé különbségképző és erősítő, továbbá a különbségképző egy további bemenetére referencia-feszültségforrás van kapcsolva. Az ismert megoldás egy továbbfejlesztett változatát és a találmány szerinti feszül tségstabilizátor példakénti kiviteli alakját rajz alapján ismertetjük. Az 1. ábra az ismert feszül tségstabilizátor; a 2. ábra az ismert feszültségstabilizátor egy továbbfejlesztett változatának; a 3. ábra pedig a találmány szerinti áramköri elrendezés kiviteli alakját mutatja. Egy ismert feszültségstabilizátor áramköri elrendezését az 1. ábra mutatja, a DCBE bemenet és a DCKI kimenet között láncba kapcsolt soros szabályozó 1 szervet, egyenáram—váltakozóáram 2 átalakítót; továbbá 3 egyenirányítót és szűrőt tartalmaz. A DCKI kimenetre 4,5 feszültségosztó, a feszültségosztó leágazására 6 különbségképző egyik bemenete, a 6 különbségképző másik bemenetére pedig Uref referencia-feszültségforrás van kapcsolva. A 6 különbségképző kimeneté 7 erősítő bemenetével, az erősítő kimenete pedig a soros szabályozó 1 szerv vezérlő bemenetével van összekötve. A 6 különbségképző kimenetén megjelenő jel, mely az Uref referenciafeszültség és a 4,5 feszültségosztó által leosztott feszültség különbségével egyenlő - vezérli a 7 erősítőt. A 7 erősítő kimenetén megjelenő - szabályozási szempontból optimális időfüggvényű — jel vezérli a soros szabályozó 1 szervet. Egyensúlyi állapotban a DCKI kimeneten megjelenő feszültség éppen a kimeneti feszültség kívánt értékével egyenlő. A 2. ábra az ismert feszültségstabilizátor egy továbbfejlesztett változatát mutatja, mely egy nagyfeszültségű szabályozó szerv alkalmazásával földfüggetlen stabilizátornak van kiképezve. A DCbe bemenetre kapcsolt egyenáram-váltakozóáram 12 átalakító c és d kimenetén földfüggetlen stabilizálatlan nagyfeszültség jelenik meg, melyet ismert módon (az egyenáramú bemeneti feszültséget előbb egy önrezgő multivibrátorral megszaggatva, majd egy transzformátorral feltranszformálva) állítunk elő. A stabilizálatlan nagy feszültséget a 13 egyenirányító és szűrő egyenirányítja és szűri, aminek hatására a 13 egyenirányító és szűrő e és f kimenetén stabilizálatlan egyenfeszültség keletkezik. Az e kime- 2 nettel sorbakapcsolt 14 ellenállás és a g és f kimenetek közé kapcsolt 19 szabályozó szervvel (mely egy nagyfeszültségű tranzisztor) a DCKI kimeneten a feszültségszintet állandó értéken tartjuk azáltal, hogy a tranzisztor bázisát egy hibajellel vezéreljük. A kimeneti feszültségszint kívánt nagyságát a 17 különbségképző referencia bemenetére adott referenciafeszültség változtatásával állítjuk be. Igaz, hogy ezzel a megoldással ismert feszültségstabilizátoroknak az előzőekben ismertetett hátrányait sikerült megszüntetni, azonban a soros 14 ellenállás beiktatásával egy újabb hátrányos tulajdonság jelentkezik. A 14 ellenállást azért alkalmazzuk, hogy a 19 szabályozó szerven belül csak egy nagyfeszültségű tranzisztort kelljen alkalmazni. A kapcsolás alapján ugyanis könnyen belátható, hogy ha a soros 14 ellenállás helyett is aktív elemet építünk be (pl. soros áteresztő tranzisztort), akkor elkerülhetetlen egy további nagyfeszültségű tranzisztor alkalmazása, ami költségtöbbletet jelent. A 2. ábrán látható megoldásban a 13 egyenirányító és szűrő e és f kimenetei között megjelenő stabilizálatlan egyenfeszültség, az It terhelő áram és a g/kimenet között megjelenő UDCKj stabilizált feszültség között a következő összefüggés írható fel: UdCKI = ^DCBE ~ V^Sl (ahol Rs ( a 14 soros ellenállás értéke). A képletből látható, hogy az elrendezésnél viszonylag nagy értékű soros 14 ellenállást kell alkalmazni, mivel egy adott stabilizálatlan kimeneti feszültség mellett kis kimeneti feszültség (vagy rövidzár) esetén a terhelő áram nagyságát döntően a 14 ellenállás határozza meg. Nagy soros ellenállás alkalmazása mellett viszont a DCki kimeneten kapható feszültségnél jóval nagyobb stabilizálatlan feszültséget kell előálítani annak érdekében, hogy az I, terhelő áram értékét elég nagyra lehessen választani. Például ahhoz, hogy a rövidzárási áram értéke kétszerese legyen a maximális terhelő áramnak, a d bemenet és g kimenet közötti stabilizálatlan nagyfeszültség értékét kétszer olyan nagyra kell választani, mint a maximális stabilizálandó kimeneti feszültség értéke. Látható, hogy ez a megoldás a gyakorlatban csak korlátozott I, terhelő áramig alkalmazható, különben a bekapcsoláskor jelentkező áram tranziensek a 19 szabályozó szerv sönttranzisztorát tönkretehetik. A rendszer megbízhatóságát hátrányosan befolyásolja az a körülmény, hogy a megnövekedett stabilizálatlan nagy feszültség előállításának szükségessége miatt az egyenáram-váltakozóáram 12 átalakító és a 13 egyenirányító és szűrő feszültségigénybevétele lényegesen megnő. A megoldás hátrányos tulajdonságainak megszüntetésére dolgoztuk ki a 3. ábrán látható áramköri elrendezést, amelynek segítségével a földfüggetlen stabilizálatlan nagyfeszültség értéke nem állandó, hanem a stabilizálandó kimeneti feszültség értékétől csak egy állandó nagyságú feszültséggel tér el. A feszültségkülönbség nagyságát csak a soros ellenállás és a maximális terhelőáram nagysága határozza meg. A kívánt hatás úgy érhető el, hogy az egyenáram-váltakozóáram átalakító bementén nem feszültséggenerátoros, hanem áramgenerátoros táplálást alkalmazunk. Ilyen-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
