Вторичный высоковольтный регулируемый источник постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК G05F1/00 

1 Изобретение относится к электротехнике и предназначено для исполь зрвания при реализации вторичного электропитания в системах, подверженных воздействию внутренних или внешних электромагнитных помех. . Известен вторичный высоковольтный источник постоянного напряжения содержащий последовательно включенные импульсный пpeoбpaзoвateль, повьппающий трансформатор и выпрямитель, а также блок управления, выполненный в виде широтно-импульсного модулятора и подключенный выходом к управляюцему входу импуль J сного преобразователя lj. Недостаток данного устройства заключается в низкой эффективности регулирования выходного напряжения, так как в режиме холостого хода или близком к нему режиме изменение длительности импульсов тока при постоянной амплитуде практически не обеспечивает регулирование выход ного напряжения вследствие того, чт конденсаторы фильтра выпрямителя заряжаются до максимального амплитудного значения независимо от длительности импульсов ,тока. Наиболее близким по технической /сущности к изобретению является вторичньй высоковольтный регулируемы источник постоянного напряжения, содержащий соединенный входом с клемм ми для подключения первичного источника питания импульсный преобразователь, состоящий из последовательно включенных дросселя и накопительного конденсатора, а также ключевого элемента, включенного в цепь разряда накопительного конденсатора через первичную обмотку повьшающего трансформатора, блок управления, выполнен ный в виде релаксационного генератоjpa с периодом следования импульсов, ре гулируемым от О,, 5 Т до Тд , где Т - период собственных колебаний зарядной цепи импульсного преобразователя, и подключенный выходом к управляющему входу ключевого элемента выпрямитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой повьшающего трансформатора, а вькод - с клеммами для подключения нагрузки 123. Недостаток известного устройства заключается в высокой чувствительности к помехам, обуславливающим сбои в периодичности работы релакса26 . 2 ционного генератора. Подобные сбои предопределяют нерегулярность процессов формирования переменного напряжения, выбросы его амплитуды, нестабильность процессов запирания ключевого элемента и, как.следствие, ниэкую эксплуатационную надежность устройства, в целом. Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости источника. Поставленная цель достигается тем, что во вторичном высоковольтном регулируемом источнике постоянного напряжения, содержащем соединенный входом с клеммами для подключения первичного источника питания импульсный преобразователь, состоящий из последовательно включенных дросселя и накопительного конденсатора, а я также ключевого элемента, включенного в цепь разряда накопительного конденсатора через первичную обмотку повышающего трансформатора, блок управления, выполненный в виде релаксационного генератора и подключенный выходом к управляющему входу-ключевого элемента, выпрямитель, вход которого соединен с вто- ричной обмоткой повышающего -трансформатора, а выход - с клеммами для подключения нагрузки, релаксационный генератор выполнен с возможностью регулирования времени формирования импульсов управления от О до 0,5 Т, где Т - период собственных колебаний зарядной цепи импульсного преобразователя, в импульсный преобразователь введен реаистивный датчик тока, а в блок управления - блокирующий ключ, причем резистивный датчик тока включен между одной из обкладок накопительного конденсатора и шиной нулевого потенциала и выходом соединен с управляющим входом блокирующего ключа. На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого вторичного высоковольтного регулируемого источника постоянного напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов , иллюстрирующие его работу (индексы при токах и напряжениях соответствуют цифровым позициям элементов на фиг. 1). Устройство содержит соединенный входом с клеммами для подключения первичного источника 1 питания импульсный преобразователь 2, состо31ящий из последовательно включенных дросселя 3 и накопительного конденсатора i, а также ключевого элемента - тиристора 5, включенного в цепь разряда накопительного конденсатора А через первичную обмотку повышающего трансформатора 6, и резистивного датчика 7 тока, зашун,тированного стабилитроном 8, блок 9 управления, выполненный в виде релаксационного генератора с нели- . нейньм элементом 10, конденсатором 11, регулируемым резистором 12, нерегулируемым резистором 13 и блокирующим ключом 14, вспомогательный резистор 15 связи, выпрямитель 16. Выход блока управления подключен к управляющему входу ключевого элемента 5. Резистивный датчик 7 тока включен между одной из обкладок накопительного конденсатора 4 и шиной нулевого потенциала и выходом через вспомогательный резистор 15 связи соединен с управляющим входом блокирующего ключа 14. Вход выпрями теля 16 соединен с вторичной обмоткой повьппающего трансформатора 6, а выход .с клеммами для подключени нагрузки 17. Период следования импу сов релаксационного генератора блок 9 управления выбран регулируемым от 0,5 Т до Т, где Т - период следова ния собственного колебания зарядной цепи импульсного преобразователя 2, состоящей из дросселя 3 и накопительного конденсатора 4. Устройство работает следующим образом. При,включении источника 1 питани начинается колебательный заряд нако пительного конденсатора 4 через дроссель 3. Напряжение на конденсаторе 4 в период колебания возрастае до максимального значения (фиг. 2 а), превьш1ающего напряжение источника 1 питания в несколько раз в зависимости от добротности зарядной цепи, а затем начинает уменьшаться в процессе перезаряда черездроссель 3 до значения . Анало гично со сдвигом по фазе до 90 отн сительно и изменяется ток i (фиг. 2 б) перезаряда конденсатора Форма напряжения U (фиг. 2 в), под ваемого на базу траняистора 1.4 с выхода датчика 7 тока, повторяет форму зарядного тока .14. 6,4 Для уменьшения вьщеляемой на датчике 7 мощности последний зашунтирован стабилитроном 8, который срезает отрицательную половину напряжения и. Использование стабилитрона 8 позволяет также устранить перегрузки перехода база-эмиттер трансИстора. 14, а также повысить точность его отпирания во времени путем увеличения крутизны фронта подаваемого на него сигнала U . На базу транзистора 14 поступают почти прямоугольные импульсы, в соответствии с которыми открывается коллекторноэмиттерный переход транзистора 14 Таким образом, до момента временй ;Ц , пока напряжение (J. на накопительном конденсаторе 4 не достигнет максимального значения л а с нелинейный элемент 10 шунтирован транзисто-. ром 14 и в релаксационном генераторе блока 9 управления не происходят процессы формирования импульсов управления тиристором 5 импульсного преобразователя 2. Начиная с момс.нта времени t , когда напряжение U становится отрицательным или близким к нулю, транзистор 14 закрывается, и начинается заряд конденсатора 11 через резистор 12. При увеличении напряжения 0-j (фиг. 2г) до величины напряж.ения нелинейного элемента 10 в момент времени 2 через интервал времени Т, определяемый параметрами элементов зарядной цепи релаксационного генератора, на,резисторе 13 образуется импульс Управления U. (фиг. 2д), возникающий при разряде конденсатора 11 через нелинейный элемент 10. При подаче импульса на управляющий электрод тиристора 5 последний открывается и накопительный конденсатор 4 разряжается через него и первичную обмотку повышающего трансформатора 6, на вторичной обмотке которого образуется переменное напряжение 11 (фиг. 2е), которое через выходной, выпрямитель 16 подается на нагруз ку 17. Для повышения выходного напряжения выпрямитель 16 вьшолнен в виде выпрямителя-умножителя. Транзистор 5, обладдашщй униполярной проводимостью, самостоятельно включается при переходе значенй Г анодного тока через нуль, так что продолжительность времеин разряда

накопительного конденсатора 4 на обмотку повышакицего трансформатора 6 соответствует половине периода собственных колебаний разрядной цепи, состоящей из накопительного конденсатора 4 и обмоток трансформатора 6. Амплитуда еременного напряжения U во вторичной обмотке трансформатора и соответственно величина выходного напряжения источника 1 писания определяется велйчиной U в момент разряда накопительного конденсатора 4.

При изменении времени Тф формирования ияпульса управления в пределах О ТХР.З Т начииая с момента t-t после прохождения напряжения U. чере максимальное значение, коммутация тиристора 5 осуществляется в интервале от 0,5 Т до Т и напряжение tl на накопительном конденсаторе 4 в моменты его разряда изменяется от минимального значения 0, при Тф 0,5 Т до максимального U4««iK.c Р Тф 0,1 Т. Временные диаграммы тЬков и напряжений (фиг. 2) соответствуют ТСР 0,5 Т, т.е. при коммутации тиристора 5с периодом Т, когда напряжение Ц равно минимальному значению Ы, . Таким образом, изменяя время формирования Тф импульсов релаксационного генератора блока 9 управления, синхронизированного от импульсного преобразователя 2 по времени сначала формирования, можно осуществлять регули- ровку выходного напряжения источника в широких пределах, определяемых отношением указанных предельных значений напряжения U на накопительном конденсаторе .4. I

«

Таким образом, релаксационный генератор оказывается нечувствительным к электромагнитным помехам в течение времени заряда накопительного конденсатора 4, так как нелинейный элемент 10 и зарядный конденсатор 11 шунтированы в зто время открытым переходом транзистора 14. Невозможность подачи импульса управления в указанный интервал времени приводит к повышению надежности работы источника вследствие ликвидации возможного длительного открытого состояния тиристора 5. В предлагаемом источнике устраняется также возможность коммутации накопительного конденсата во время его заряда через дроссель 3, что дополнительно способствует повышению эксплуатационной надежности устройства.

Флг.1

ВТОРИЧНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЬЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий соединенный входом с клеммами для подключения первичного источника питания импульсный преобразователь, состоящий из последовательно включенных дросселя и накопительного конденсатора, a .также ключевого элемента, включенного в цепь разряда накопительного конденсатора через первичную обмотку повьппающего трансформатора, блок управления, выполненный в виде релаксационного генератора и подключенный выходом к управляющему входу ключевого элемента, выпрямитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой повышающего трансформатора, a выход - с клеммами для подключения нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, релаксационный генератор выполнен с возможностью регулирования времени формирования импульсов управления от О до 0,5 Т, где Т период собственных колебаний зарядной цепи импульсного преобразователя, в импульсный -преобразователь введен резиСтивный датчик тока, a .в блок управления - блокирующий ключ, при-, чем резистивный датчик тока включен между одной из обкладок накопительного конденсатора и шиной нулевого потенциала и выходом соединен с управляющим входом блокирукщего ключа.