ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ

Преобразователь переменного напряжения в постоянное предназначен для преобразования сетевого напряжения 220 В в стабилизированное выходное напряжение постоянного тока, для питания полевых датчиков (расхода, давления, уровня и пр.) общепромышленного невзрывозащищенного исполнения в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности, в стационарных технологических установках, в системах коммерческого учета при низких температурах (до минус 65°C).
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является блок питания МИДА - БП (преобразователь переменного напряжения в постоянное), производителя ПГ «МИДА» г. Ульяновск, описанный в руководстве по эксплуатации. Блок питания МИДА - БП многоканальный, все каналы одинаковы, каждый канал содержит соединенные последовательно схему защиты от перенапряжения питающей сети, понижающий трансформатор, выпрямитель, фильтр на обычном электролитическом конденсаторе, в свою очередь параллельно связанный с источником опорного напряжения и с регулирующим элементом, содержащим транзистор с обратной проводимостью, включенным в плюсовой провод (схема электрическая принципиальная приведена в руководстве по эксплуатации), связанным обратной связью с коэффициентом передачи β с сумматором для выработки сигнала обратной связи, и на выходе параллельно с делителем выходного напряжения.
Недостатками данного блока питания является то, что его диапазон рабочих температура составляет от минус 10 до плюс 60°C, кроме того, блок может работать только при небольших токах нагрузки, не более 50 мА. Это объясняется тем, что блок питания содержит фильтр на одном обычном электролитическом конденсаторе, который для работы блока при низких температурах непригоден, и содержит регулирующий элемент на одном транзисторе с обратной проводимостью, который не выдерживает большие токи нагрузки.
Технической задачей заявляемой полезной модели является расширение эксплуатационных возможностей заявляемого преобразователя переменного напряжения в постоянное, связанных с работой при низких температурах окружающей среды до минус 65°C без дополнительного прогрева и с максимальным током нагрузки до 500 мА.
Технический результат достигается тем, что преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит соединенные последовательно схему защиты от перенапряжения питающей сети, понижающий трансформатор, выпрямитель, фильтр в свою очередь параллельно связанный с источником опорного напряжения и с, регулирующим элементом, связанным обратной связью с коэффициентом передачи β, с сумматором для выработки сигнала обратной связи, и на выходе параллельно с делителем выходного напряжения, согласно полезной модели, фильтр собран из четырех оксидно-электролитических конденсаторов включенных параллельно, регулирующий элемент включен в минусовой провод и выполнен в виде составного транзистора выполненного на двух транзисторах для уменьшения их разогрева и разнесения транзисторов в пространстве для лучшего охлаждения.
За счет того, что в преобразователе переменного напряжения в постоянное фильтр собран из четырех оксидно-электролитических конденсаторов включенных параллельно, регулирующий элемент включен в минусовой провод и выполнен в виде составного транзистора выполненного на двух транзисторах для уменьшения их разогрева и разнесения транзисторов в пространстве для лучшего охлаждения, расширяются эксплуатационные возможности заявляемого блока питания, связанные с работой при низких температурах окружающей среды от минус 65°C без дополнительного прогрева и с максимальным током нагрузки до 500 мА.
Заявляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное обладает новизной, отличаясь от прототипа перечисленными выше признаками, и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем результата.
Заявляемый преобразователь переменного напряжения в постоянное может найти широкое применение для питания полевых датчиков (расхода, давления, уровня и пр.) общепромышленного невзрывозащищенного исполнения в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности, в стационарных технологических установках, в системах коммерческого учета, при низких температурах (до минус 65°C), поэтому соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность предлагаемого преобразователя переменного напряжения в постоянное поясняется чертежами, где представлены:
Фиг. 1 - блок схема преобразователя переменного напряжения в постоянное;
Фиг. 2 - схема электрическая принципиальная преобразователя переменного напряжения в постоянное.
Преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит соединенные последовательно схему 1 защиты от перенапряжения питающей сети, понижающий трансформатор 2, выпрямитель 3, фильтр 4 в свою очередь параллельно связанный с источником 5 опорного напряжения и с регулирующим элементом 6, связанным обратной связью 7 с коэффициентом передачи β с сумматором 8 для выработки сигнала обратной связи, и на выходе параллельно с делителем 9 выходного напряжения. Фильтр 4 собран из четырех оксидно-электролитических конденсаторов 10 включенных параллельно для облегчения их работы при низкой температуре. Оксидно-электролитические конденсаторы с улучшенными характеристиками и рабочим диапазоном температур от минус 60 до плюс 100°C. Регулирующий элемент 6 включен в минусовой провод и выполнен на двух транзисторах 11, разнесенных в пространстве для уменьшения их разогрева и для лучшего охлаждения.
Схема преобразователя переменного напряжения в постоянное работает следующим образом.
Сетевое напряжение подается на первичную обмотку сетевого трансформатора 2 через плавкие предохранители схемы 1 защиты от перенапряжения в сети. Со вторичной обмотки понижающего трансформатора 2 напряжение пониженное до нужного уровня, поступает на выпрямитель 3 и затем фильтруется с помощью фильтра 4. Постоянное напряжение с выхода фильтра 4 подается на регулирующий элемент 6 и на схему источника 5 опорного напряжения. С выхода регулирующего элемента 6 напряжение поступает на выход блока питания и на делитель 9 напряжения. С выхода делителя 9 напряжения сигнал поступает на первый вход сумматора 8, а на второй вход - сигнал от источника 5 опорного напряжения. На выходе сумматора 8 формируется управляющий сигнал, который усиливается и с коэффициентом передачи β подается на вход управления регулирующего элемента 6.
Таким образом, выходное напряжение поддерживается на заданном уровне и не зависит от изменения тока нагрузки и изменения напряжения в питающей сети. Стабильные параметры напряжения и тока сохраняются при низких температурах окружающей среды.
Элементная база для работы преобразователя переменного напряжения в постоянное выбрана следующая:
- схема 1 защиты от перенапряжения питающей сети - вставка плавкая ВП4-3-1А;
- понижающий трансформатор 2 - сердечник АОС.01.01.101, провод ПЭТВ-2 0,224 (кг), провод ПЭТВ-2 0,315 (кг), лакоткань ЛКМ-0,1 (кВ.м), нитки №10, бумага оберточная (кг);
- выпрямитель 3 - диодный мост 13 - DF06S;
- фильтр 4 - поз. 10 четыре конденсатора К50-92 470 мкф 63 В (+50, -20%);
- источник 5 опорного напряжения - два резистора чип 0805-300 Ом ±5%, два транзистора ВС856В;
- регулирующий элемент 6 - два резистора 15 - чип 1206-1 Ом ±5%, поз. 11 два транзистора КТ817Г;
- обратная связь 7 с коэффициентом передачи β - резистор чип 0805-300 Ом ±5%, транзистор ВС856В, транзистор ВС846В;
- сумматор 8 для выработки сигнала обратной связи - резистор чип 0805-36 кОм ±5%, резистор чип 0805-3,6 кОм ±5%, резистор чип 0805-330 кОм ±5%, транзистор ВС846В, микросхема TL431DBZR;
- делитель 9 выходного напряжения - резистор чип CRT-0805-FY-3242 32,4 кОм, потенциометр 3296W-470 Ом, резистор чип CRT-0805-FY-3651 3,65 кОм.
Следующие элементы в схеме электрической принципиальной вспомогательные, в блок схеме не показаны, на работу преобразователя переменного напряжения в постоянное при низких температурах влияния не оказывают:
- резистор чип 1206-1 Ом ±5%;
- резистор чип 0805-7Ю5 кОм ±5%;
- диод LL4148;
- стабилитрон BZX84C10;
- светодиод FYL-3014GD1A зеленый;
- конденсатор К50-92 10 мкф 63 В (+50, -20%);
- конденсатор чип 1206x7R 1 мкФ - 50 В.
В заявляемой полезной модели расширяются эксплуатационные возможности заявляемого преобразователя переменного напряжения в постоянное, связанные с работой при низких температурах окружающей среды до минус 65°C без дополнительного прогрева и с максимальным током нагрузки до 500 мА, за счет того, что в преобразователе переменного напряжения в постоянное фильтр собран из четырех оксидно-электролитических конденсаторов, включенных параллельно, регулирующий элемент включен в минусовой провод и выполнен в виде составного транзистора выполненного на двух транзисторах для уменьшения их разогрева и разнесения транзисторов в пространстве для лучшего охлаждения.