Высоковольтный стабилизированный источник питания фотоэлектронного умножителя Советский патент 1985 года по МПК G05F1/00 

Изобретение относится к электро- технике и предназначено для использования в контрольно-измерительной аппаратуре лабораторного и промышленного назначения.

Известен высоковольтный стабилизированный источник питания фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), содержащий первичный источник постоянного напряжения, к выходу которого подключен питающий вход регулируемоше преобразователя напряжения, снабженного задающим генератором, узел управления с блоком опорного напряжения, питающий вход которого включен между выходной потенциальной шиной первичного источника постоянного напряжения и пшной нулевого потенциала, и -усилителем сигнала рассогласования, опорный вход которого соединен с выходом блока опорного напряжения, а выход с управляющим входом преобразователя напряжения, высоковольтный вьтрямитель, вход которого-подключен к вторичной обмотке трансформатора преобразователя напряжения, резистивный делитель выходного напряжения, вход которого соединен с выходом высоковатьтного вьшрямителя, а выходные выводы - с клеммами для подключения слаботочных динодов ФЭУ, эталонный резистор, включенный между одним из электродов последнего и пшной нулевого потенциала, резистивный делитель напряжения обратной связи, входные выводы которого подключены к выводам эталонного резистора, а выход - к синальному входу усилителя сигнала рассогласования, низковольтные вьтрямители, входы которых соединены с индивидуальными выходами задающего генератора, а выходные цепи включены между собой последовательно и одними из выводов соединены с клемйами для подключения сильноточных динодов ФЭУ Cll.

Недостаток известного устройства связан со сложностью конструктивного построения, обусловленной использованием для питания сильноточных динодов специальных выпрямителей,

Наиболее близким техническим решением к изобретению являете высоковольтный стабилизированный источник питания ФЭУ, содержащий первичный источник постоянного напряжения, к выходу которого подключен питакщий вход регулируемого преобразователя напряжения (преобразователя с предвключенным регулятором напряжения), узел управления с блоком опорного напряжения, питающий вход которого включен между выходной потенциальной шиной первичного источника постоянного напряжения и шиной нулевого потенциала, и усилителем сигнала рассогласования, опорньй вход которого соединен с выходом блока опорного напряжения, а выход - с управляющим входом преобразователя напряжения, диодно-конденсаторный блок умножения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора преобразователя напря- |жения, фильтр, включенный между по1тенциальным выводом блока умножения напряжения и шиной нулевого потенциала, резистивный делитель напряжения обратной связи, один из входных вьшодов которого соединен с выходным выводом фильтра,.другой входной вьтод - с потенциальным выводом сигнального входа усилителя сигнала рассогласования и первым выводом эталонного резистора, подключеннного вторым выводом к шине нулевого потенциала, а выходные выводы - с пинами для подключения динодов ФЭУ Г2.

Недостаток указанного устройства проявляется в низкой экономичности.

Специфическая особенность ФЭУ заключается в том, что он представляет собой переменную нагрузку, включенную параллельно каждому из резисторов делителя напряжения обратной связи. Вследствие этого для сохранения линейности световой характеристики необходимо пропускать по всему делителю ток, на много превышающий ток, снимаемый с анода ФЭУ. В результате на делителе рассеивается значительная мощность.

Целью изобретения является повышение КПД источника питания.

Цель достигается тем, что в высо- ковольтньй стабилизированный источник питания ФЭУ, содержащий первичный источник постоянного напряжения, к выходу которого подключен питакщий вход регулируемого преобразователя напряжения, узел управления с блоком опорного напряжения, питающий вход которого включен между выходной потенциальной шиной первичного источ- ника постоянного напряжения и шиной нулевого потенциала, и усилителем сигнала рассогласования, опорный

вход которого соединен с одним из выходов блока опорного напряжения, а вьпсод - с управляющим входом преобразователя напряжения, п-звенный диодно-конденсаторный блок умножения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора преобразователя напряжения, фильтр, включенный между потенциальным вьтодом последнего эвена блока умножения напряжения и шиной нулевого потенциала, резистивный делитель напряжения обратной связи, один из входных выводо которого соединен с выходным выводом фильтра, другой входной вывод - с по тенциальным выводом сигнального входа усилителя сигнала рассогласования и первым выводом эталонного резистора, а выходные выводы - с клеммами для подключения слаботочных динодов ФЭУ, введены (п-1) дополнительных фильтров и дополнительный резистивный делитель напряжения, причем дополнительные фильтры включены между потенциальными выводами остальных звеньев блока умножения напряжения и шиной нулевого потенциала, выходные выводы дополнительных фильтров, начиная с второго, соединены с соответствующими межсекционными вьгеодами делителя напряжения обратной связи, дополнительный делитель напряжения включен между выходным выводом первого дополнительного фильтра и шиной нулевого потенциала и своими выходными выводами соединен с клеммами для подключения сильноточных динодов ФЭУ, а второй вывод эталонного резистора подключен к потенциальному выводу другого выхода блока опорного напряжения.

На чертеже представлена принцип иальная электрическая схема предложенного высоковольтного стабилизированного источника питания ФЭУ.

Устройство содержит первичный источник постоянного напряжения с выходной потенциальной шиной 1 и шиной 2 нулевого потенциала, регулируемый преобразователь 3 напряжения, вьтолненный на транзисторах 4,5, трансформаторе с .первичными 6,7, вто ричной 8 и базовой 9 обмотками, эмиттерном резисторе 10 и резисторе 11 управления, узел управления с блоком 12 опорного напряжения, усилителем 13 сигнала рассогласования, выполненным на транзисторах 14, 15

и источнике 16 стабильного тока, диодно-конденсаторный блок 17 умножения со звеньями 18.1-18.П, фильтры 19.1-19.п, резистивный делитель 2 напряжения обратной связи, эталонный резистор 21, дополнительный резистивный делитель 22 напряжения.

Питающий вход .преобразователя 3 напряжения подключен к выходу первичного источника постоянного напряжения, т.е. к шинам 1,2. Между этими же шинами включен питающий вход бло ка 12 опорного напряжения. Опорный вход усилителя 13 сигнала рассогласования (вход каскада на транзисторе 14) соединен с одним из выходов блока 12 опорного напряжения, а выход - с управляющим входом преобразователя 3 напряжения. Вход блока 17 умножения напряжения подключен к вторичной обмотке 8 трансформатора преобразователя 3 напряжения. Фильтры 19.1-19.п включены между потенциальНБ1ми выводами звеньев 18.1-18.П блока 17 умножения напряжения и шиной 2 нулевого потенциала.

Один из входных выводов делителя 20 напряжения обратной связи соединен с выходным выводом фильтра 19.п {другой входной вывод - с потенциальным выводом сигнального входа усилителя 13 сигнала рассогласования (с базой транзистора 15) и с первым выводом эталонного резистора 21, а выходные выводы -,с клеммами для подключения слаботочных динодов ФЭУ. Второй вывод эталонного резистора 21 подключен к потенциальному выводу другого выхода-блока 12 опорного напряжения. Выходные выводы фильтров 19.2-19.(п-1) соединены с соответствующими межсекционными выводами делителя 20 напряжения обратной связи..

Дополнительный делитель 22 напряжения включен между выходным выводом фильтра 19.1 и шиной 2 нулевого потенциала и своими выходными выводами соединен с клеммами для подключения сильноточных динодов ФЭУ.

Работа устройства происходит следующим образом.

Предположим, что под воздействием дестабилизирующих факторов выходное напряжение источника получило положительное приращение относительно первоначально установленного значения. Потенциалы, действующие на выходных выводах фильтров 19.1-19.п, также

получат положительные приращения. Это изменение выходного напряжения с помощью делителя 20 напряжения обратной связи будет приведено к сиг напьному входу усилителя 13 сигнала рассогласования. Усиленный протквофаэнМ сигнал с выхода усилителя 13 через резистор 11 поступит на управляющий вход преобразователя 3 напряжения.

Под воздействием сигнала, поступишего с выхода усилителя 13 сигнала рассогласования, транзисторы 4,5 преобразователя 3 напряжения уменьша свою проводимость (симметрия проводимости транзисторов 4,5 обеспечивается включением в их эмиттерные цепи резистора 10), произойдет перераспределение питающего напряжения между первичными обмотками 6,7 трансформатора и вькрдными сопротивлениями транзисторов 4,5. Это в конечном счете вызовет уменьшение амплитуды переменного напряжения. Действующего на вторичной обмотке 8 трансформатора и поступающего на вход блока 17 умножения напряжения.

Таким образом, на входных выводах фильтров 19.1-19.п произойдет восстановление первоначальных значений потенциалов с определенной степенью точности, определяемой коэффициентом стабилизации устройства. Поскольку указанные потенциалы поддерживаются стабильными, то и потенциалы на клеммах для подключения -динодов ФЭУ также будут поддерживаться стабильными, т.е. будут стабильны междинодные потенциалы ФЭУ, что

является необходимым условием работы фотоэлектронного прибора,

Количество и номиналы резисторов в делителе 20 напряжения обратной связи и в дополнительном делителе 22 напряжения, а тЬкже число п звеньев блока 17 умножемия напряжения и фильтров определяются.типом используемогй ФЭУ, условиями его эксплуатации, законом распределения тока по динодной системе питаемого прибора.

Предложенное технической решение позволяет пропускать через делитель 20 напряжения обратной связи относительно небольшой ток и ввести соответствие между законом его изменения и законом изменения тока в динодной системе ФЭУ (экспоненциальное возрастание тока от первого динода к последнему), что существенно повышает КПД источника.

Кроме того, в данном устройстве обеспечивается автоматическая защита от коротких замыканий з цепях динодной системы ФЭУ.. Это достигается за счет того, что в аварийном режиме не наблюдается резкое вырастание тока транзисторов 4,5 преобразователя 3 напряжения, поскольку величина базового тока последних ограничивается сопротивлением резистора 11 . Происходит срыв автоколебаний преобразователя 13 напряжения. Выходное напряжение уменьшается до нуля. Транзисторы 4,5 остаются в активном режиме, далеком от критического, обеспечивающем немедленное возобновление нормальной работы после устранения аварийного режима.

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ФОТОЭЛЕКТРОННОГО. УМНОЖИТЕЛЯ, содержащий первичный источник постоянного напряжения, к выходу которого подключен питаюпргй вход регулируемого преобразователя напряжения, узел управления с блоком опорного, напряжения, питающий вход которого включен Между выходной по-трнциальной шиной первичного источника постоянного напряжения и шиной нулевого потенциала, и усилителем сигнала рассогласования, опорный вход которого соединен с одним из выходов блока опорного напряжения, а выход с управляюи1им входом преобразователя напряжения, п-звенный диодно-конденсаторньш блок умножения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора преобразователя напряжения, фильтр, включенный между потенциальным вьгоодом последнего звена блока умножения напряжения и шиной нулевого потенциала, резистивный делитель напряжения обратной связи, один из входных выводов которого соединен с выходным выводом ф11льтра, другой входной вывод - с потенциальным выводом сигнального входа усилителя сигнала рассогласования я с первым выводом эталонного резистора, а выходные выводы - с клеммами дня подключения слаботочных динодов фотоэлектронного умножителя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в неговведены (п-1) S дополнительных фильтров и дополни(Л тельный резистивный делитель напряжения, причем дополнительные фильтры включены между потенциальны1.т выводами остальных звеньев блока умножения напряжения и шиной нулевого потенциала, выходные выводы дополнительных фильтров, начиная со второго, соединены с соотto ветствующими межсек1щонными выводами делителя напряжения обратной связи, -1 дополнительный делитель напряжения со включен между выходньш выводом пер вого дополнительного ф1шьтра и 1ШП)ой нулевого потенциала и своими В1 1ходными выводами соединен с клеммами для подключения сильноточных динодов фотоэлектронного умножителя, а второй вывод эталонного резистора по.дключен к потенциальному выводу другого выхода блока опорного напряжения .