УСТРОЙСТВО ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА Российский патент 1999 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к области импульсной техники, в частности к устройствам для заряда накопительных конденсаторов, используемых в генераторах мощных импульсов.

Известно (А.с. N 379956) устройство заряда накопительного конденсатора, содержащее генератор тактовых импульсов, триггер, компаратор, коммутатор, диодно-конденсаторный умножитель напряжения, в котором в одно или оба плеча умножителя включены управляемые диоды, трансформатор и делитель напряжения. Недостаток такого устройства в том, что оно создает повышенной уровень радиопомех в сети в момент начала такта заряда. Одной из причин наличия помех является бросок тока в момент коммутации из-за отсутствия синхронизации включения элементов коммутации с моментом перехода напряжения источника (сети) через нуль.

Но и обеспечение устройств заряда накопительного конденсатора схемой синхронизации включения коммутатора с переходом напряжения источника через нуль не позволяет окончательно избавиться от радиопомех. Объясняется это тем, что компаратор, срабатывая в произвольный момент времени в зависимости от величины уставки делителя напряжения, отключает коммутатор и на токоограничивающем конденсаторе к моменту очередного включения коммутатора сохраняется заряд различной величины после предыдущего такта заряда. Появляющийся в момент включения коммутатора ток разряда токоограничивающего конденсатора на сопротивление сети является причиной радиопомех.

Целью настоящего изобретения является снижение уровня радиопомех в сети до уровня, допустимого по Нормам 8 - 72.

Достигается это тем, что устройство заряда накопительного конденсатора дополняется управляемой цепью разряда токоограничивающего конденсатора умножителя на резистор, которая подключается в момент разряда накопительного конденсатора на нагрузку.

Применение цепи разряда токоограничивающего конденсатора в такте разряда накопительного конденсатора для создания нулевых начальных условий заряда токоограничивающего конденсатора в такте заряда накопительного конденсатора в устройствах заряда накопительных конденсаторов нам неизвестно.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит источник 1 переменного напряжения (например, сеть 220 В), тиристорно-конденсаторный выпрямитель - коммутатор 2, представляющий собой удвоитель напряжения, состоящий из токоограничивающего конденсатора 3, накопительного конденсатора 4, управляемых диодов 5 и 6, выполняющих функции диодов, а диод 6 - еще и функцию развязывающего элемента, резистор-делитель 7, компаратор 8, триггер 9, блок 10 синхронизации, генератор 11 тактовых импульсов, резистор 12, ключевой элемент 13. Управляемые диоды 5 и 6 представляют собой оптотиристоры. Ключевой элемент 13 представляет собой также оптотиристор.

Блок 10 синхронизации служит для того, чтобы тактовые импульсы, определяющие процесс заряда установки, начинались строго с началом отрицательной полуволны напряжения источника 1 переменного напряжения на левой обкладке конденсатора 3.

Устройство работает следующим образом. С подачей сигнала "Пуск" на генератор 11 тактовых импульсов начинается импульс такта заряда. Триггер 9 по входу S устанавливается в состояние, которое определяет такт заряда с прямого выхода триггера и отпирает тиристор 5 благодаря блоку 10 синхронизации строго в момент перехода синусоиды напряжения источника к отрицательной полуволне на левой обкладке конденсатора 3.

Тиристор 6 также отпирается сигналом от прямого выхода триггера 9. Начинается процесс заряда конденсатора 4. Поскольку заряд его происходит, как правило, за несколько десятков периодов, напряжение на конденсаторе 4 нарастает ступенчато по экспоненте до величины, которая определяется положением движка резистора 7 и опорным напряжением компаратора 8. По достижении заданного уровня напряжения заряда накопительного конденсатора 4 компаратор 8 срабатывает и по входу R устанавливает триггер 9 в состояние, которое снимает управляющее напряжение с тиристоров 5 и 6 и подает с инверсного выхода триггера 9 управляющее напряжение на ключ 13.

Такт заранее закончился. Поскольку срабатывание компаратора происходит в произвольный момент времени несинхронизированный с переменным напряжением источника 1 (сети), то напряжение на обкладках конденсатора 3 может быть различной величины в зависимости от момента разрыва цепи заряда коммутатором и при отсутствии разрядного резистора 12 и ключа 13 заряд на нем сохранялся бы до начала следующего такта заряда устройства. С началом очередного такта заряда накопительного конденсатора 4 напряжение на токоограничивающем конденсаторе 3 в момент коммутации выпрямителя-коммутатора 2 к источнику 1 создавало бы помехи от тока разрядки токоограничивающего конденсатора 3 через сопротивление источника 1. Так как величина сопротивления сети мала, то ток разряда велик, соответственно, велик уровень помехи.

Дополнение устройства заряда накопительного конденсатора разрядной цепью из резистора 12, величина сопротивления которого много больше (примерно на один - два порядка) сопротивления сети, и ключевого элемента 13 для токоограничивающего конденсатора 3, которая подключается к конденсатору 3 в такте разряда накопительного конденсатора 4, позволяет разрядить конденсатор 3 к началу такта заряда конденсатора 4 и таким образом избавиться от тока разряда токоограничивающего конденсатора на сопротивление источника 1 при его подключении к сети в момент начала такта заряда конденсатора 4 и соответственно избавиться от радиопомех в сети от работы устройства заряда. Величина сопротивления резистора 12 должна быть больше сопротивления источника 1, но не на столько, чтобы время разряда токоограничивающего конденсатора превышало длительность такта разряда генератора тактовых импульсов.

Источники
1. А.С. 379956. Устройство для зарядки накопительных конденсаторов. В.А. Белявцев, В.М. Вакуленко, Л.П. Иванов и В.П. Мызников, БИ N 20, 1973.

Устройство регулируемого заряда накопительного конденсатора содержит источник (1) переменного напряжения, тиристорный выпрямитель-коммутатор (2) с токоограничивающим (3) и накопительным (4) конденсаторами, представляющий удвоитель напряжения, генератор (10) тактовых импульсов, а также устройство синхронизации момента включения тиристорного коммутатора от тактовых импульсов с переходом переменного напряжения источника через нуль для снижения уровня радиопомех в сети. Устройство дополнено управляемой цепью из резистора (12) и ключевого элемента (13) разряда токоограничивающего конденсатора (3) выпрямителя в течение такта разряда накопительного конденсатора.

Технический результат: снижение уровня радиопомех в сети. 1 ил.

Устройство регулируемого заряда накопительного конденсатора, содержащее источник переменного напряжения, тиристорный выпрямитель-коммутатор с токоограничивающим и накопительным конденсаторами, в виде удвоителя напряжения, регулируемый делитель напряжения, подключенный параллельно накопительному конденсатору, компаратор напряжений, один из входов которого подключен к выходу делителя, а другой - к опорному напряжению, триггер, один из входов которого связан с выходом компаратора, блок синхронизации, генератор тактовых импульсов, синхронизированных с переходом напряжения источника переменного напряжения через нуль, выход которого соединен с другим входом триггера и прямой выход триггера подсоединен к управляющему входу выпрямителя-коммутатора, отличающееся тем, что содержит дополнительно цепь разряда токоограничивающего конденсатора, состоящую из последовательно включенных резистора, сопротивление которого значительно больше сопротивления источника переменного напряжения, и ключевого элемента, причем начало цепи подключено к одной обкладке конденсатора, а конец - к другой обкладке, а управляющий вход ключевого элемента соединен с инверсным выходом триггера.