Регулируемый преобразователь постоянного напряжения с высоковольтным выходом Советский патент 1983 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания високовольтных нагрузок емкостного характера с импульсной структурой выходного напряжения. По основному авт. св. I 838950 известен регулируемый преобразовател постоянного напряжения с высоковольт ным выходом, подключенным к емкостной нагрузке, содержащий две преобразова тельные ячейки, выходы которых соеди нены межДу собой согласно-последовательно. Входы этих ячеек соединены между собой также согласно-последовательно а точка их соединения подключена к выходному выводу регулируемого элемента. Последний подключен к входным выводам преобразователя.Выходы ячеек совместно шунтированы опорным конденсатором, параллель но которому включен резистор,а выход одной ячейки соединен с выxoдны iи выводами преобразователя l . . Однако это устройство имеет низкое быстродействие, заключающееся & большом времени нарастания и спада высокого напряжения на выходе. В данном, устройстве используется принцип формирования высокого напряжения с помощью .выпрямления высокочастотных импульсов выпрямителем преобразователя и фильтрацией напряжения с помощью емкости, включающей в себя и емкость нагрузки. Уменьшение времени нарастания и спада высокого напряжения на выходе воз можно за счет снижения емкости нагрувки однако при этом переменная составляю щая высокого напряжения на выходе превышает величину,допустимую для нагрузки. Цель изобретения - повышение быст родействия преобра.зователя при неизменном уровне переменной составляющей напряжения на выходе. Поставленная цель достигается тем что,в регулируемый преобразователь постоянного напряжения с высоковольтным выходом введены формирующая цепь форсирующий трансформатор и два последовательно соединенных диода, подключенных параллельно опорному конденсатору в направлении, обратном протеканию тока заряда, при этом вторичная обмотка форсирующего транс.форматора включена между выходным выводом и точкой соединения указанных диодов, а первичная обмотка через формирующую цепь подключена к входу выходной преобразовательной ячейки. С целью повышения качества выходного напряжения путем исключения провалов высокого напряжения после окончания формирующего импульса формирующая цепь состоит из основного конденсатора, параллельно которому включена цепочка из последовательно соеди ; ненных резистора и дополнительного конденсатора. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 эпюры напряжений, поясняющие принцип работы схемы. Регулируемый преобразователь со-держит низков.ольтный источник 1 питания, и две преобразовательные ячейки 2 и 3 с высоковольтным выходом,выполненные, например, на основе высокочастотного транзисторного преобразователя напряжения. Параллельно низковольтному источнику включен регулирующий элемент 4, представляющий собой, например, управляемый делитель напряжения на транзисторах,По ходу и выходу преобразовательные ячейки включены последовательно, при этом выход регулирующего элемента подключен к .точке соединения преобразовательных ячеек по входу. Выходы ячеек шунтированы опорным конденсатором 5,параллельно которому включей разрядный резистор j б. Диоды 7 и 8 включены последовательно и подключены параллельно опорному конденсатору в направлении, обратном протеканию тока заряда. Вторичная обмотка 9 форсирующего тран--сформатора включена между выходным выводом и точкой соединения диодов. Первичная обмотка 10 форсирующего трансформатора через формирующую цепь ll, состоящую из основного конденсатора 12, параллельно которому подключена цепочка из последовательно соединенных резистора 13 и дополнительного конденсатора 14, подключена к входу выходной преобразовательной ячейки 3, к выходу которой подключена нагрузка 15. Регулируемый преобразователь работает следующим образом. -Рассмотрим работу схемы при формировании регулирующим элементом 4 импульсов прямоугольной формы (фиг. 2о|) . На выходе выходной преобразовательной ячейки 3 формируется напряжение, показанное на фиг.2 кривой 16, на выходе инвертора 2 напря- жение равно нулю. Опорная емкость 5 заряжена до напряжения, равного амплитуде напряжения инвертора 3.Одновременно на выходной 9 и входной 10 обмотках трансформатора с помощью цепочки конденсаторов 12 и 14 и резистора 13 формируется импульс напряжения, показанный на фиг. 2 кривой 17, положительной полярности.Выходная емкость нагрузки 15 начинает быстро заряаться током,протекающим по цепи: обмотка 9,конденсатор 15,диод 7.При превышении напряжения на емкости 15 потен-иала опорной емкости 5 открываются ди-ды выпрямителя в преобразователе 2 и напряжение на- выходе ограничивается на уровне потенциала опорной емкос-ги. Длительное время напряжение на выходе поддерживается преобразователем 3, напряжение которого достигает выходного уровня в момент tj (фиг. 2, . график 17). Аналогично происходит выключение высокого напряжения с помощью диода 8 и выпрямителя преобразовательной ячейки 3. . Для пояснения принцип работы формирующей цепочки из элементов 12, 13. и 14 рассмотрим вначале формирование импульса одной емкостью 12..Форма ; импульса при этом показана на фиг.2€ штрихами. За счет перемагничивания . индуктивности трансформатора после прохождения импульса возникает напряАение обратной полярности, соизмеримое по величине с амплитудой полозкительного. импульса. При этом площади, ограниченные импульсом и его отрицательным выбросом, равны. Появление импульса обратной полярности на выхо де обмотки 9 при равенстве потенцйэлов положительных обкладок конденсаторов 5 и 15 приводит к открыванию,, диода 8 и разряду через него выхоДНр емкости 15. Выходное напряжение ЛКРИ вая 18) имеет при этом провал(на фиг. 2В показан штрихпунктиром) ,чТ(0 недопустимо для нагрузки. Подключени параллельно емкости 12 дополнительно цепочки 13 и 14 позволяет устранить, этот дефект. Емкость 14 выбирается примерно той же величины, что и емкость 12. .Резистор 13 выбирается так, чтобы средний ток во время импульса был .: равен току намагничивания форсируют щего трансформатора. Тогда фррсирующий трансформатор не перемагничивйется по крайней мере до момента вре мени -ti . После момента i скорость еремагничивания, а следовательно., и, мплитуда обратного выброса значиельно снижены за счет меньшей скоости изменения тока в дополнительой цепочке, а выходное напряжение оддерживается преобразо.вателем 3 фиг. 2i,, кривая 18) . Таким образом, рименение форсирующей схемы из элеентов обмотки 9 и трансформатора, иодов 7 и 8 и формирующей цепочки 11 з элементов 12,13 и 14 обеспечивает начительно меньшее время нарастания спада высокого напряжения ( 11 на фиг. 2Ь). , Изобретение позволяет значительно уменьшить время переключения уровней высокого напряжения и довести его до 30 МКС. Уменьшение времени переключения происходит за счет протекания дополнительного тока в вьгходной емкости, от схемы формирования )форсирующего напряжения, Что приводит к увеличению скорости ее заряда и разряда. При этом выпрямители преобразователя совместно с опорной емкостью (кроме своей основной функции) выполняют функцию ограничения высокого напряжения сверху и снизу при работе формирующей цепи. Благодаря этому выброс напряжения во время действия форсирующего импульса не превышает амплитуды пульсацийвысокого напряжения IB установившемся режиме. Использова-iниe-формирующей цепипо приведенной I схеме исключаетпровалы высокого напряжения после прохождения форсирующего импульса из-за выброса напряжения, связанного с эффектом, размагничивания форсирующего трансформатора. Регулирующий элемент одновременно выполняет новую функцию источника форсирующего напряжения.

1. РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ВЫСОКО,ВОЛЬТНЫМ ВЫХОДОМ по авт. св. 838950, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены формирующая цепь, форсирующий трансформатор и два последовательно соединенных диода, подключенных параллельно опорному конденсатору в н.аПравлении, обратном протеканию тока заряда, при этом вторичная обмотка форсирующего трансформатора включена между выходным выводом и точкой со- единения указанных диодов, а первичная обмотка через формирующую цепь подключена ко входу выходной преобразрвательной ячейки. 2. Регулируемый преобразователь ПОП.1, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем исключения провалов высокого напряжения после окончания формирующего импульса., формирующая цепь состоит из основного 9кондесатора, параллельно которому включена цепочка из последовательно соединенных резистора и дополнитель-S 9 ного конденсатора. (Л