Высоковольтный стабилизированный источник питания постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК G05F1/56 

1 Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации электропитания радиоэлектронных устройств с по вьшенными уровнями питающего напряж ния, например злектронно-лучевых тр бок. Известен высоковольтный стабилизированный источник питания постоян ного тока, содержащий генератор переменного напряжения, подключенный к первичной обмотке высоковольтного трансформатора через диодный мост с транзисторным регулирующим элемен том в выходной диагонали, диодноконденсаторный умножитель напряжени вход которого соединен со вторичной обмоткой трансформатора, а выход с клеммами для подключения нагрузки усилитель сигнала рассогласования, опорный вход которого подключен к выходу блока опорного напряжения, а измерительный вход соединен с обмоткой обратной связи трансформатора через вспомогательный выпрямитель и корректирующий резистор, включенньш в выходную цепь диодноконденсаторного умножителя ij . Один из недостатков известного устройства связан со значительными потерями мощности в силовых элементах с низковольтной стороны, обусло ленными развитием колебательных процессов в цепи первичной обмотки трансформатора из-за наличия больших межвитковой емкости и индуктивности рассеяния. Другой недостаток заключается в низком качестве стабилизации выходного напряжения вследствие формирования сигнала обратной связи не с выхода источника, а с его промежуточного звена. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является высоковольтный стабилизированный источник питания постоянного тока, содержащий генератор переменного напряжения (преобразователь постоян но го напряжения) , подключенный к пер личной обмотке высоковольтного тран форматора черей диодный мост С тран зисторным регулирующим элементом в выходной диагонали, диодно-конденсаторный умножитель напряжения,вход которого соединен с вторичной обмот кой трансформатора, а выход - с клем мами для подключения нагрузки, уси630литель сигнала рассогласования, опорный вход которого подключен к выходу блока опорного напряжения, измерительный вход через согласующий катод - к выходу диодно-конденсаторного умножителя, а выход - к управляющему входу регулирующего элемента 2 . Недостаток указанного устройства также проявляется в значительных потерях мощности, вызванных паразитными колебаниями. Целью изобретения является снижение потерь мощности на элементах в цепи первичной обмотки трансформатора путем предотвращения колебательных процессов. Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтный стабилизированный источник питания постоянного тока, содержащий генератор переменного напряжения, подключенный к первичной обмотке высоковольтного трансформатора через диодный мост с транзисторным регулирующим элементом в выходной диагонали, диодно-конденсаторный умножитель напряжения, вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а выход - с клеммами для подключения нагрузки, усилитель сигнала рассогласования, йпорньш вход которого подключен к выходу блока опорного напряжения, а измерительный вход через согласующий каскад к выходу диодно-конденсаторного умножителя, введены резистивный датчик тока и дополнительный усилитель сигнала рассогласования, причем датчик тока включен последовательно с регулирующим элементом, опорный вход дополнительного усилителя сигнала рассогласования подключен к выходу основного усилителя сигнала рассогласования, измерительный вход - к выходу датчика тока, а выход - к управляющему входу регулирующего элемента. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого высоковольтного стабилизированного источника питания постоянного тока{ на фиг. 2 - осциллограммы тока (а) и напряжения (б) на регулирующем элементе. Устройство, содержит генератор 1 (фиГ; 1) переменного напряжения (в частном случае преобразователь постоянного напряжения в переменное), подключенный к первичной обмотке вы соковольтного трансформатора 2 чере диодный мост 3 с транзисторным лирующим элементом 4 в выходной диа гонали, диодно-конденсаторный умнож тель 5 напряжения, вход которого соединен с вторичной обмоткой транс форматора 2, а выход - с клеммами для подключения нагрузки (не обозна чены) , основной усилитель 6 сигнала рассогласования (на транзисторах 7с Резисторами 10-13), опорный вход (база транзистора 7 - шина нулевого потенциала) которого подключен к вы хоДу блока 14 опорного напряжения (на стабилитроне 15 с регулируемым 1 и нерегулируемыми 17 и 18 резистора ми) , а измерительный вход (база тра зистора 8 - шинанулевого потенциала) через согласующий каскад 19 (на .истоковом повторителе 20 со стабили iзатором 21 тока и резистивным делителем 22-23 напряжения) - к выходу диодно-конденсаторного умножителя 5 резистивный датчик 24 тока, включен ный последовательно с регулирующим элементом 4, дополнительный уси литель 25 сигнала рассогласования (на транзисторе 26 с резисторами 27 31), опорный вход (вывод резистора 31 - шина нулевого потенциала) которого подключен к выходу основно го усилителя 6 сигнала рассогласования, измерительный вход (вывод резистора 28 - шина нулевого потенциала) - к выходу датчика 24 тока, а выход - к управляющему входу регулирующего элемента 4. В состав устройства входит также блок 32 защиты от коротких замыканий (на транзисторе 33 с диодом 34:и резисторами 35 и 36), шунтирующий опорный вход основного усилителя 6 сигнала рассогласования и подключенный своим входом (анод диода 34 - вывод резистора 36) между базами транзисторов 7 и 8 усилителя 6. Устройство работает следующим образом. Питание блока опорного напряжения, усилителя 6 сигнала рассогласования и согласующего каскада 19 осуществляется напряжением Un от вспомогательного источника. Генератор 1 вырабатывает переменное напря жение прямоугольной формы, которое подается в цепь первичной обмотки трансформатора 2, а вторичной (повышающей) обмотки постоянно напряжение подается к диодно-конденсаторному умножителю 5. Из-за паразитных емкостей и индуктивностей рассеяния трансформатора 2 в цепи первичной обмотки при отсутствии специальных мер развиваются колебания в течение каждого полупериода входного напряжения. Причем амплитуда тока, определяемая волновым сопротивлением контура, значительно превышает величину, необходимую для обеспечения перезаряда конденсаторов умножителя (электронно-лучевой трубки) и тока нагрузки. В данном устройстве предотвращение колебаний достигается путем ухудшения добротности контура первичной обмотки трансформатора 2 на отдельных участках каждого полупериода. С этой целью в усилителе 25 сигнала рассогласования с помощью транзистора 26 непрерывно сравнивается напряжение на датчике 24 тока с напряжением на резисторе 30, определяемым усилителем 6 сигнала рассогласования. В свою очередь, выходное напряжение усилителя 6 зависит от внешних факторов колебаний входного напряжения, тока нагрузки, регулировки выходного напряжения .и т.д. Пусть для некоторого сочетания этих факторов напряжение на резисторе 30 соответствует значению тока через резистор 24 1(,оу. Тогда при значениях тока в контуре первичной обмотки трансформатора 2 меньших, чем I цд составной транзистор регулирующего элемента 4 будет открываться, напряжение Up на нем будет минимальным (фиг. 2, участки t t-j-t). Наоборот, при превьш1ении током значения IL. регулирующий элемент 4 переходит в линейный режим или запирается и напряжение Up увеличивается г (участки t,- t, t -t). Учасt соответствует первому ,ток полупериоду паразитных колебаний. Благодаря увеличению активного сопротивления контура (запиранию регулирующего элемента 4), колебания затухают и ток I в течение полупериода /поддерживается на уровне, почти равном 1ц омОчевидно, что при изменении внешних воздействующих факторов этот

уровень будет соответственно меняться, обеспечивая при этом заданную стабильность выходного напряжения и. Однако колебания в любом случае будут предотвращаться, а ток I всегда будет меньше амплитудного значения при свободных колебаниях.

В режиме короткого замыкания в нагрузке напряжение на выходе истокового повторителя 20 снижается почти до нуля. Транзистор 33 блока 32 заЩИШ открывается и шунтирует опорный вход усилителя 6 сигнала рассогласоsatfflfl. При этом величина остаточного опорного напряжения на базе транзистора 7 определяется резисторами 16, 18 и 35 и диодом 34. Поскольку транзистор. 8 при этом оказывается запертым, выходное напряжение усилителя 6 сигиала рассогласования в данном режиме определяется величинами резисторов to и 13, включенных в цепи эмиттеров транзисторов 7 и 9 соответственно, а также величиной остаточного опорного напряжения. Благодаря описанному управлению с помощью транзистора 26 в цепи регулирующего ,

элемента 4 устанавливается определенное значение уровня ограничения тока I , причем выбором величин указанных резисторов и остаточного опорного напряжения этот уровень может быть установлен меньшим по сравнению с номинальным режимом.

При длительном коротком замыкании, например при замыкании высоковольтного присоединителя на копус, этот уровень детерминируется работой транзисторов 7 и 9 в режиме стабилизаторов тока. При пуске или после окончания разряда электроннолучевой трубки, благодаря остаточному опорному напряжению, обеспечивается мягкий выход стабилизатора на номинальный режим.

Таким.образом, в предложенном устройстве обеспечивается существенное снижение потерь мощности на элегментах в цепи силового регулятора за счет предотвращения колебаний и ограничения тока на определенном уровне как в номинальном режиме, так и при коротком замыкании в нагрузке.

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий генератор пере- , манного напряжения, подключенный к первичной обмотке высоковольтного трансформатора через диодный мост с транзисторным регулирующим элементом в выходнойдиагонали, диод1 конденсаторный умножитель напряжения, вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а выход - с.клеммами для подключения нагрузки, усилитель сигнала рассогласования, опорный вход которого подключен к выходу блока опорного напряжения, а измерительный вход через согласующий каскад - к выходу . диодно-конденсаторного умножителя, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь мощности на элементах в цепи первичной обмотки трансформатора путем предотвращения колебательных процессов, в него введены резистивный датчик тока и дополнительный усилитель сигнала i рассогласования, причем датчик тока включен последовательно с регулируюW щим элементом, опорный вход дополнительного усилителя сигнала рассогласования подключен к выходу основного усилителя сигнала рассогласовав ния, измерительный вход - к выходу датчика тока, а выход - к управляющему входу регулирующего элемента. X со о