Высоковольтный стабилизатор-коммутатор Советский патент 1985 года по МПК H02M3/335 

импульсов и управляющий вход ключа, динены с клеммами для подключения включенного параллельно второму второго источника управляющих сигисточнику опорного напряжения, сое- налов.

1150710

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗА- } ТОР-КОММУТАТОР, содержащий первый , и второй инверторы, питающие входы которых соединены с выходом линейного регулятора напряжения, выходы с входами соответственно первого и второго высоковольтных блоков выпрямления, а управляю ще входы через первый переключатель и широтноимпульсный модулятор - с выходом задающего генератора, стабилизированный источник напряжения, выходная цепь которого включена между положительным полюсом первого высоковольтного блока вьтрямления и клеммой для подключения потенциального вывода нагрузки, блок стабипитронов, включенный между положительньм полюсом первого и отрицательным полюсом второго высоковольтных блоков выпрямления, усилитель сигнала рассогласования, выход которого подключен к управляющему входу линейного регулятора напряжения, соединенного питающим входом с клеммами для подключения первичного источника питания, первый генератор коротких им пульсов, один КЗ входов которого соединен с для подключения первого источника управлякицих сигналов, а выход через усилитель г с управляющим входом широтно-импульсного модулятора, три резистора, первый из которых одним из выводов соединен с отрицательным полюсом первого высоковольтного блока выпрямления, отличающийся тем, что, с целью получения третьего уровня выходного напряжения и повьшения качества стабилизации, в него введены второй переключатель, ключ, резистивный делитель напряжения, второй генератор коротких импульсов и три источника опорного напряжения, причем оба входа усилителя сигнала рассогласования через второй переключатель соединены с шиной нулевого потенциала, один из (Л его входных выводов, кроме того, через второй резистор подключен к отрицательному полюсу первого высоковольтного блока выпрямления, а другой входной вывод через третий резистор - к среднему выводу резистивного делителя напряжения, СП включенного последовательно с первым о и вторым источниками опорного напряжения между положительным полюсом первого высоковольтного блока выпрямления и щиной нулевого потен.циала, третий источник опорного напряжения включен между другим вьшодом первого резистора и шиной нулевого потенциала, управляю1цие входы обоих переключателей соединены с клеммами для подключения первого источника управлякицих сигналов и с выходом второго генератора коротких импульсов, а другой вход первого генератора коротких импульсов, вход второго генератора коротких

Изобретение относится к электро технике и предназначено для ис- . пользования при реализации питания анода электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с барьерным люминофором. Известен высоковольтный стабилизатор-коммутатор, содержащий первый и второй высоковольтные блоки вьтрямления, входы которых через первьй из управляемых переключателей соединены с выходом регулятора напряженияj усилитель сигнала рассогласования, выход которого подключен к управляющему входу регулятора напряжения, а оба входных вьгеода через второй управляемый перектпочатель подключены к шине нулевого потенциала, стабилитрон, включенный между плюсовым полюсом первого высоковольтного блока выпря ления, соединенным с клеммой для подключения потенциального вьгаода нагрузки, и отрицательным полюсом второго высоковольтного блока выпрямления, четыре резистора, из которых первый и второй включены соответственно между отрицательным и положительным полюсами первого и второго высоковольтных блоков выпрямления и шиной нулевого потенциала, а третий и четвертый - между теми же полюсами и входными выводами усилителя сигнала рассогласования .l . Недостатками известного устройстваявляются низкие надежность КГЩ и качество стабилизации, большое время переключения верхнего и нижнего уровней выходного на пряжения, отсутствие промежуточного уровня. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является высоковольтный стабилизатор-коммутато содержащий первый и второй инверторы, питающие входы которых соединены с выходог линейного регулятора напряжения, выходы - с входами соответственно первого и второго высоковольтных блоков выпрямления, а управляющие входы через переключатель и широтно-импульсный модулятор - с выходом задающего генератора, стабилизированный источник напряжения, выходная цепь которого включена между положительным полюсом первого высоковольтного блока выпрямления и клеммой для подключения потенциального вьтода нагрузки, блок стабилитронов, включенный между положительным полюсом первого и отрицательным полюсом второго высоковольтных блоков выпрямления, усилитель сигнала рассогласования, выход которого подключен к управляющему входу линейного регулятора напряжения, соединенного питающим входом с клеммами для подключения первичного источника питания, а входные выводы - к отрицательному полюсу первого и положительному полюсу второго высоковольтных блоков выпрямления, соединенным через первый и второй из совокупности резисторов с шиной нулевого потенциала, генератор коротких импульсов, вход которого соединен с клеммами для подключения источника управляющих сигналов, соединенными также с управляющими входами переключателя и усилителя сигнала рассогласования, а выход через усилитель - с упрайляющим входом широтно-импульсного модулятора . Недостаток указанного устройства также проявляется в отсутствии промежуточного уровня выходного напряжения и в низкой стабильности вырабатьгоаемых уровней. Цель изобретения - получение третьего уровня выходного напряжения и повьпиение качества стабилизации.

3 Поставленная цель достигается те что в высоковольтный стабилизаторкоммутатор, содержащий первый и второй инверторы j питающие входы которых соединены с выходом линейного регулятора напряжения, выходы - с входами соответственно первого и второго высоковольтных блоков вьшрямления, а управляющие входы через первый переключатель и широтно-импульсный модулятор - с выходом задающего генератора,стабилизированный источник,напряжения, выходная цепь которого включена между положительным полюсом первого высоковольтного блока выпрямления и клеммой для подключения потенциального вьгоода нагрузки, блок стабилитронов, включеиньй между положительным полюсом первого и отрицательным полюсом второго высоковольтного блоков выпрямления,усилитель сигнала рассогласования, выход которого подключен к управляющему входу линейного регулятора напряжения, соединенного питающим входом с .клеммами для подключения первичного источника питания, первы генератор коротких импульсов, один из входов которого соединен с клеммами для подключения первого источника управляющих сигналов, а выход через усилитель - с управляющим входом широтно-импульсного , модулятора, три резистора, первый из которых одним из ьыводов соединен с отрицательным полюсом первого высоковольтного блока выпрямления, введены второй переключатель,ключ, резистивный делитель напряжения, второй генератор коротких импульсов и три источника опорного напряжения, причем оба входа усилителя сигнала рассогласования через второй переключатель соединены с ши ной нулевого потенциала, один из его входных выводов, кроме того,через второй резистор подключен к отрицательному полюсу первого высоковольтного блока выпрямления, а . другой входной вывод через третий резистор - к среднему выводу резистивного делителя напряжения, включенного последовательно с первьм и вторым источниками опорного напряжения между положительным полюсом первого высоковольтного блока вьтрямления и шиной нулевого

104

потенциала, третий источник опорного напряжения включен между другим выводом первого резистора и щиной нулевого потенциала,управляющие входы обоих переключателей соединены с клеммами для подключения первого источника управляющих сигналов и с выходом второго генератора коротких импульсов, а другой вход первого генератора коротких импульсов , вход второго генератора коротких импульсов и управляющий вход ключа, включенного параллельно второму источнику опорного напряжения, соединены с клеммами для подключения второго источника управляющих сигналов.

На фиг.1 представлена функциональная схема высоковольтного стабилизатора-коммутатора, на фиг.2 ot-q временные диаграммы сигналов, илгаострирующие его работу.

Устройство содержит линейньш регулятор 1 напряжения, инверторы 2 и 3, высоковольтные- блоки 4 и 5 выпрямпения, блок 6 стабилитронов, стабилизированный источник 7 напряжения, задающий генератор 8, широтноимпульсный модулятор 9, переключатели 10 и 11, усилитель 12 сигнала рассогласования, генераторы 43 и 14 коротких импульсов, усилитель 15, резисторы 16-18, резистивный делитель напряжения с высоковольтным 19 и низковольтным 20 плечами, источники 21-23 опорного напряжения, ключ 24. Позицией 25 на схеме обозначена клемма для подключения потенциального вывода первичного источника питания, позициями 26 и 27 клеммы для подключения потенциальных вьшодов первого и второго источников . управляющих сигналов, а позицией 28 - клемма для подключения потенциального вывода нагрузи (ЭЛТ) 29.

Питающие входы инверторов 2 и 3 соединены с выходом линейного регулятора 1 напряжения, выходы - с входами соответственно- высоковольтньк блоков 4 и 5 выпрямления, а управляюпще входы через переключатель 10 и жиротно-импульсный модулятор 9 - с выходом задакнцего генератора 8. Выходная цепь стабилизированного источника 7 натфяжения включена между положительным полюсом высоковольтного блока 4 выпрямления и клеммой 28 для подключения потенциального вьгоода нагрузки 29. Блок 6 стабилитронов включен между положительным полюсом высоковольтного блока 4 выпрямления и отрицательным полюсом высоковольтного блока 5 выпрямления. Выход усилителя 12 сигнала рассогласования подключен к управляющему входу линейного регулятора 1 напряжения, соеди ненного питающим входом с клеммами для подключения первичного источ- ника питания (клеммой 25 и шиной нулевого потенциала). Один из входов генератора 13 коротких импульсов соединен с клеммами для подключения первого источника управляющих сигналов (с клеммой 26 и шиной нулевого потенциала), а выход через усилитель 15 - с управляющим входом широтно-импульсного модулятора 9. Резистор 16 одним из выводов соединен с отрицательным полюсом высоко вольтного блока 4 выпрямления. Оба входа усилителя 12 сигнала рассогласования через переключатель 11 соединен с пшной нулевого потенциала, один из его входных вьшодов кроме того, через резистор 17 подключен к отрицательному полюсу высоковольтного блока 4 выпрямления, а другой входной вьшод через резистор 18 - к среднему выводу реэис гивного делителя 19-20 напряже.ния, включенного последовательно с источниками 21 и 22 опорного напряжения между положительным пол сом высоковольтного блока 4 выпрям ления и шиной нулевого потенциала. Источник 23 опорного напряжения включен менаду другим выводом резис тора 16 и шиной нулевого потенциал Управляющие входы переключателей 10 и 11 соединены с клеммами для подключения первого источника управляющих сигналов (клеммой 26 и шиной нулевого потенциала) и с I выходом генератора 14 коротких .импульсов. Другой вход генератора коротких импульсов, вход генератора 14 коротких импульсов и управляющий вход ключа 24, вкшоченно го параллельно источнику 22 опорного напряжения, соединены с клеммами для подключения второго источ ника управляющих сигналов (клеммой 27 и шиной нулевого потенциала). Устройство работает следующим образом. Генератор 8 вьфабатьгаает переменное напряжение прямоугольной формы повышенной частоты (3050 кГц). В модуляторе 9 длит ельность импульса этого напряжения зп еньшается в 3-4 раза, после чего он подается на управляющие входы инверторов 2 и 3, при этом на выходах последних форма напряжения повторяет форму входного. Далее эти импульсы индуктивностью и емкостью высоковольтного трансформатора блоков 4 или 5 превращаются в синусоидальные с уменьшенной амплитудой, а затем выпрямляются и сглаживаются. При положении переключателей 10 и 11 Вверх работают только инвертор 2 и блок 4 выпрямления, а инвертор 3 и блок 5 вьшрямпения не работают. Напряжение на выходе блока 4 вьтрямления (обычно это 6 кВ) стабилизируется контуром обратной связи, включанщим делитель 19-20, источники 21 и 22 опорного напряжения, усилитель 12 сигнала рассогласования, силовые блоки 1,2,4. Ток через блок 6 стабилитронов в этом режиме не проходит, поскольку их напряжение стабилизации выбрано несколько вьш1е выходного напряжения блока 4 выпрямления. На выходе устройства (на аноде ЭЛТ 29) напряжение (фиг.2а) при этом . равно верхнему уровню (12 кВ), поскольку на выходе источника 7 имеется также напряжение (6 кВ). При замыкании ключа 24 напряжение на выходе блока 4 выпрямления будет иметь промежуточное значение (например, 3 кВ), а на выходе устройства будет формироваться промежуточный стабильный уровень напряжения (в нашем случае 9 кВ). При положении переключателей 10 и 11 Вниз под действием выходного напряжения блока 5 выпрямления протекает ток через блок 6 стабилитронов, диоды блока 4 выпрямления, резистор 16 и источник 23 опорного напряжения. Напряжение на выходе блока 4 вьтрямления при этом близко к нулю, а на выходе устройства равно нижнему уровню Uj,,, (6 кВ). Положение переключателей 10 и 11 определяется наличием сигнала Ujr (фиг.2&) на управляющем входе с 7 клеммой 26, положение ключа 24 - на личием сигнала (фиг.2Ь ) на управляющем входе с клеммой 27. Уси литель 12 контролирует либо ток через блок 6 стабилитронов (напряжение на резисторе 16) при нижнем уровне выходного напряжения Ugj,ix либо напряжение на выходе блока 4 выпрямления при других уровнях и верхнем положении переключателей 10 и 11. Ток стабилитронов блока 6 при нижнем уровне выходного напряжения Ugbix определяется элементами 16, 23 и выбирается равным минимально допустимому для данного типа стабилитронов. При различных напряжениях .на аноде экран ЭЛТ 29 светится различным цветом (обычно красным, зеленым и желтым при промежуточном уровне). Переключение уровней осуществляется с частотой 30-40 Гц. В зависимости от наличия разноцветной информации соотношение длительностей уровней меняется вплоть до исчезновения одного или двух на дли тельное время. Анод ЭЛТ 29 имеет емкость на землю (800-1000 пФ). Для того,чтобы перезарядить этот конденсатор на несколько киловольт за время 50100 МКС необходимы импульсы мощности, измеряемые киловаттами. При переключении на верхний уровень с нижнего вместо блоков 3 и 5 начинают работать блоки 2 и 4, а усилитель 13 сигнала рассогласования начинает измерять напряжение на выходе блока 4 выпрямления через делитель 19-20. Поскольку оно вначале равно нулю, то регулятор t напряжения полностью открыт. Одновременно генератор 13, воспринимая сигнал управления с управляющего входа с клеммой 26, вырабатьюает корот кий импульс и, (фиг.2г) и через усилитель 15 на время импульса полностью открывает модулятор 9. На выходе блока 4 выпрямления происходит резкое увеличение напряжения и через конденсатор на выходе источника 7 осуществляется быстрый заряд емкости ЭЛТ 29. Контур обратной связи ограничивает рост напряжения заданным уровнем, закрывая регулятор 1. Импульс от генератора 13 установлен несколько более длительным чем от генератора 14. 108 При переключении Вниз через блоки 3,5 и 6 происходит интенсивHbiff разряд емкости ЭЛТ 29, поскольку регулятор 1 открыт усилителем 12 сигнала рассогласования из-за того, что на резисторе 16 отсутствует напряжение. Когда на выходе блока 4 вьтрямления напряжение снизится до нуля и откроются его диоды, появившееся на резисторе 16 напряжение закроет регулятор 1. Модулятор 9 и в этом режиме по той же причине был открыт и закрьгаается несколько позже регулятора 1. Подключение управляющего входа с клеммой 27 к другому входу генератора 13 необходимо для открьшания модулятора 9 при переключении с промежуточного уровня на верхний (фиг.2г .третий импульс). Сигнал и 26 на вход управления с клеммой 26 подается для получения нижнего уровня, сигнал U на вход управления с клеммой 27 - для получения нижнего и промежуточного уровней выходного напряжения (фиг.2с(-В) При отсутствии нижнего уровня коммутации с верхнего уровня на средний осуществляется подачей сигнала и на вход управления с клеммой 27. Вследствие этого генератор 14 вырабатывает короткий импульс (фиг.2), который переводит переключатели 10 и 11 на время импульса в. нижнее положение.Поскольку этот импульс короче, чем у генератора 13, разряд емкости ЭЛТ 29 происходит до нижнего уровня, а несколько ниже промежуточного.После окончания импульса U(j генератора 14 переключатели 10 и 11 переключаются в верхнее положение и происходит дозаряд до промежуточного уровня. Модулятор 9 еще открыт и не мешает провести доэаряд. Контур обратной связи изэлементов 19, 20, 21, 18, 12, 1, 2, 4 поддерживает далее этот уровень неизменным. В известном устройстве 2 нестабильность верхнего уровня выходного напряжения определяется нестабильностью цепи стабилитронов, т.е. она велика, .особенно при изменении температуры. Скомпенсировать ее можно лишь включением нескольких сотен диодов, что существенно увеличит вес и габариты устройства. В предлагаемом устройстве она легко может быть получена очень малой.. Таким образом, в предлагаемом устройстве уменьшена нестабильность уровней и получен промежу-почный стабильный коммутируемый уровень вь1ходного напряжения Ugbu экране ЭЛТ это приводит к стабильности расположения знаков и к появлению промежуточного цвета.