Устройство заряда накопительных конденсаторов Советский патент 1983 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсной электротехнике и может быть использовано в -качестве питания мощных многокаскадных лазерных систем.

Известно устройство для заряда батареи конденсаторов, содержащее повышающий трансфер матор с секционированной вторичной обмопсой, каждая секция которого подключена к одному из неуправляемых вьшрямителей, а каждый выпрямитель подключен с помощью одного из ком мутаторов к зарядному контуру, состоящему из дросселя и ряда параллельно соединенньк цепочек.состоящих из накопительного конденсатора и коммутатора, общая точка которых соединена с входами управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с входом схемы сравнения, на второй вход которой подключен источник эталонного напряжения, а выход схемы сравнения подключенк входу блока управления коммутаторами 1.

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает заряда накопительных конденсаторов до разных напряжений, кроме того, имеет сложный управляемый делитель напряжения и громоздкую питающую цепь, состоящую из секционированного трансформатора с отдельными выпрямителями, что усложняет устройство, повыщает его массу и габариты.

Наиболее .близким к предлагаемому является устройство заряда накопительных конденсаторов содержащее последовательно соединенные источник переменного тока, стабилизатор тока, защядный коммутатор и вьтрямитель, один выход которого через делитель напряжения подключен к первдму выходу злемента сравнения, выход которого соединен с первым входом триггера, а выход триггера соединен с управляющим входом зарядного коммутатора, источники эталонных напряжений, генератор пусковых импульсов, формирователь синхроимпульсов и накопительные конденсаторы 2.

Недостатком известного устройства является наличие отдельных устройств заряда, что повышает массо-габаритные показатели, так как такие сложнью узлы как повышающий трансформатор, вьшрямитель, зарядный коммутатор нужны в том количестве сколько требуется зарядить отдельных накопительнь1Х конденсаторов. Одновременный заряд всех конденсаторов нагружает питающую цепь неравномерно.

Цель .изобретения - снижение массо-габаритных показателей и повышение равномерности нагрузки питающей сети при заряде {шсопительных конденсаторов до разных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство заряда накопительных конденсаторов, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока, стабилизатор тока, зарядньш коммутатор и выпрямитель, один выход которого через делитель напряжения подключен к первому .выходу элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом триггера,-а выход триггера соединен с управляющим входом зарядного коммутатора, источники эталонных напряже1шй, генератор пусковых импульсов, формирователь синхроямшульсов и накопительные конденсато|Я|1, введеш 1 высоковольтные и низковольтные полупроводниковые коммутаторы, сдаигающий регистр и элемент ИЛИ, при этом каждый накопительный конденсатор одной обкладкой подключен к выходу выпрямителя через отдельный высоковольтный коммутатор, а другой обкладкой - к общей щине устройства, каждый источник эталонного напряжения соединен с вторым входом элемента сравнения через отдельный низковольтный коммутатор, при этом управляющие входы высоковольтных и низковольтных коммутаторов попарно соединены между собой и подклюены к выходам сдвигающего регистра, к тем же выходам которого подключены входы элемента ИЛИ, а выход элемента ИЛИ подсоединен к второму входу триггера, тактовый вход двигающего регистра соединен с выходом злемента сравнения, его информащюшшш вход соединен с выходом генератора пусковых имг ульсов, формирователь синхроимпульсов подключен к инвертирующему выходу сдвигающео регистра.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство заряда накопительных конденсаторов содержит источник переменного тока на повыщающем трансформаторе 1, вторичная обмотка которого через последовательно соединенные стабилизатор 2 тока и зарядный коммутатор 3 подключена к входу выпрямителя 4. Выход выпрямителя 4 соединен с входами высоковольтных коммутаторов 5-7, выход каждого из которых соответственно подключен к накопительным конденсаторам 8-10. Кроме того, в;ыход выпрямителя 4 соединен с входом делителя 11 напряжения, выход которого соединен с первым входом элемента 12 сравнения. На второй вход элемента 12 сравнения подключены ыходы низковольтных коммутаторов 13-15, на аждый вход которых соответственно подклюены выходы источников 16-18 эталонных наряжений. Первый выход сдвигающего регистра 19 соединен с управляющими входами коммутаторов 5 и 13, второй выход с управляющими ходами коммутаторов 6 и 14, и третий выход -

-,

с управляющими входами коммутаторов 7 и 15. Причём все упомянутые три выхода сдвигающего регистра 19 соединены с входами элемента ИЛИ . 20, выход которого подключен к одному входу триггера 21, на второй вход которого подт клнмен выход элемента 12 сравнения, котор1|1Й также соединен с тактовым входом сдвигающе-, го регистра 19. Информационный вход регистра 19 соединен с выходом генератора 22 пусковых импульсов. Вход формирователя 23 синхронизирующего И1лпульса подключен к инвертирс анно му выходу последнего разряда сдвигаккцего регистра 19, П{Я1чем ЧИС1Ю разрядов регистра 19 соответствует числу независимых накопительных конденсаторов. Выход триггера 21 подключен к управляющему входу зарядного коммута тора 3;-..-... Устройство работает следующим образом При включении питания триггер 21 находится В состоянии, когда на его выходе сигнала нет. Зарядный коммутатор 3 заперт, зарядка накопи тельных конденсаторов 8-10 не происходит. П{Я| поступлении ИАшульса запуска от генёратора 22 в ннформащюиный вход регистра 19 на Ъдном из его выходов, соединенных с коммутаторами 5 и 13 появляется напряжение, которое отпирает коммутаторы 5 и 13, при этом накопительный конденсатор 8 соединяется с выходом вьшрямителя 4, а выход источника 16 эталонного напряжения - с входом элемента 12 сравнения. Посредством скачка этого же напряжется через схему ИЛИ 20 запускается триггер 21, на выходе которого появляется сигнал, отпирающий зарядный коммутатор 3. Начинается заряд конденсатора 8, ток от сета через повышающий трансформатор 1, стабилизатор 2 тока, заря)1Ньш коммутатор 3, выпрямитель 4 и полупрово дниковый комMjrraTop 5 заряжает конденсатор 8. На вход элемента 12 сравнения через делитель 11 поступает напряжение, величина которого пропорциональна напряжению йа конденсаторе 8. При величине этого напряжения, равной напряжению источника 16, элемент 12 сравнения выдает сигнал, который возвращает триггер 21 в исходное состояние, при этом запирается зарядный коммутатор 3, заряд конденсатора 8 прекращается. По Сигналу от элемента 12 сравнения срабатывает также регцстр 19, на его первом выхЬде напряжение пропадает и появляется на втором выходе. При этом коммушторь 5 и 13 запираются, а коммутатор 6 и 14 отпираются, т. е. к выходу вьп рямит ля 4 подсоединяется через коммутатор 6 нако.т пнтельный конденсатор 9, а к злементу 12 сра нения через коммутатор 14 - источник 17 згалоиногс напряжения. Череэ элемент ИЛИ 20 запускается триггер 21, при этом отпирается зарядный коммутатор 3, начинается заряд конденсатора 9. Заряд конденсатора 9 происходит до момента времени, когда напряжение на этом конденсаторе 9 достигает величины, при которой срабатьшает этемент 12 сравнения, порог ; срабатывания которого задается источником 14. Сигнал от элемента 12 сравнения опять прекращает заряд.конденсатора 9 путем опрокидывания триггера 21 в исходное положение и запирания зарядного коммутатора 3. От сигнала элемента 12 сравнения переключается регистр 19, устройство заряжает конденсатор 10 до напряжения заданного источником 18. Таким образом предлагаемое устройство позволяет заряжать несколько накопительных конденсаторов до разных напряжений, задаваемых ис- точниками 16, -17 и 19 эталонных напряжений. Число накопительных конденсаторов может быть увеличено или уменьщено в зависимости от потребностей, при этом принцип работы устройства остается таким же. После заряда последнего накопительного конденсатора 10 при поступлении сигнала в регистр 19 из элемента 12 сравнения регистр 19 возвращается в исходное положение, при этом на инвертирующем выходе, соответствующем выходу регистра 19, соединенного с коммутаторами заряда последнего конденсатора, появляется напряжение, запускающее формирователь 23 синхроимпульса, который Вьщает сигнал, указывающий конец заряда всех накопительных конденсаторов. Выход формирователя 23 может быть подключен к устройствам, использующим накопительную энергию, например, к блог кам поджига импульсных ламп и другим устройствам. После использования энергии, накопленной в накопительных конденсаторах, устройство готово к следующему циклу заряда, который начинается после появления импульса запуска на выходе гемратора 22 пусковых импульсов. Предлагаемое устройство уме ьщает его массу и габариты, так как несколько накопительных конденсаторов до разных напряжений заряжаются от одного устройства заряда на основе БП-5000, прт этом уменьшены габариты и массы устройства по сравнению с базовым на такое количество раз, сколько отдельных накопительных конденсаторов необходимо за| рядить; кроме того, повышает равномерность нагрузки питающей цепи, так как заряд отдельных накопительных конденсаторов сдвинут во времени.

УСТЮЙСТЮ ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНЫХ КОЩШНСАТОЮВ, «Содержащее последовательно соединенные источник переменного тока, стабилизатор т(жа, заряшоый коммутатор и выпрямитель, один выход которого через делит тель напряжения подключен к первому входу элемента сргшнеНия, выход которого соедмяен с первым входом T irrepa, а выход триггера соединен с управляюишм входом зарядаого коммутатора, источники эталонных напряжений, генератор пусковых им льсов, формирователь синхроимпульсов и накопительные конденсаторы, о т д и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью снижения массоггабаритных показателей и повышения равномерносш нагрузки питающей сети при заряде накопительных конденсаторов, в устройство Введены высоковольтные и низковольтные палупровощшковые коммутаторы, с} иганяШ й регистр и элемент ИЛИ, прт этом каждый Н и опительный конденсатор одной обкладкой пошслючен к выходу выпрямнт«л1я t через отдельный высоковольтный коммутатор, а другой обкладкой - к общей шине устройства, каждЬ1Й источник эталонного напряжения соединен с вторым входом элемента сравнения через отдельный низковольтный коммутатор, при этом управляющие входы высоковольтных и низковольтных коммутаторов шшарно соедине ны между собой и подключены к выходам (Л С сдвигающего регистра, к тем же выходам которого подключены входы элемента ИЛИ, а выход элемента ИЛИ подсоединен к второму входу триггера, тактовьш вход сдвигающего s с регистра соединен с выходом элемента с{ювне- ч ния, его информационный вход соединен с выходом генератора пусковых импульсов, формироО ватель синхроимпульсов подклкнен к инвертир рующему выходу сдаигающего регистра. 1 &Q