Высоковольтный биполярный источник постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использо вания при реализации электропитания масс-спектрометров, в которых в зави симости от полярности приложенного напряжения формируются пучки положительных или отрицательных ионов. Известен высоковольтный биполярны источник постоянного напряжения, содержащий сетевой трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к входу вьтрямителя, регулирующий элемент, один из выводов которого соединен с шиной нулевого потенциала а другой вывод через балластньй резистор с плюсовым выводом выпрямителя, усилитель сигнала рассогласова ния, выход которого подключен к управляющему входу регулирующего элемента, резистивный делитель напряжения, одно плечо которого соединено с выходной клеммой источника, другое плечо через блок опорного напряжения и переключатель полярности - с шиной нулевого потенциала, а выход - с входом усилителя сигнала рассогласования, блок коммутации, выполненный в виде четырехполюсного двухпозицион ного переключателя, первый размыкающий контакт которого введен в цепь между минусовым выводом выпрямителя и шиной нулевого потенциала, второй размыкающий контакт - между выходной клеммой источника и точкой соединения балластного резистора с регулирующим элементом, первый замыкающий контакт между выходной клеммой источника и минусовым выводом вьтрямителя, второй замыкающий контакт между плюсовым выводом выпрямителя и точкой соединения балластного резистора с регулирующим элементом ij Недостаток данного устройства заключается в низкой эксплуатационной надежности, обусловленной сложной конструкцией блока коммутации и нахождением регулирующего элемента под высоким потенциалом относительно шин нулевого потенциала. Кроме того, предусмотренный в устройстве переход от параллельной к последовательной схеме стабилизащга в зависимости от требуемой полярности выходного напряжения предопределяет неидентичнрсть характеристик источника для двух его врзможных модификаций. Наиболее близким техническим решением к изобретению является высоковолътный биполярный источник постоянного напряжения, содержащий регулируемый источник переменного напряжения с выходным усилителем мощности, усилитель сигнала рассогласования, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего элемента, блок выпрямления и умножения напряжения, вход которого подключен к выходу усилителя мощности через блок коммутации, .выполненный в виде строенного переключателя, резистивный делитель напряжения, одно плечо которого соединено с выходным потенциальным выводом блока выпрямления и умножения напряжения, другое плечо через блок опорного напряжения и переключатель полярности - с шиной нулевого потенциала, а выход - с входом усилителя сигнала рассогласования 2j. Недостаток известного устройства также связан с невысокой эксплуатационной надежностью из-за применения сложного в конструктивном отношении блока коммутации. Цель изобретения - повышение 1надежности источника в работе. Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтный биполярный источник постоянного напряжения, содержа.щий регулируемый источник переменного напряжения с выходным усилителем мощности, усилитель сигнала рассогласования, выход которого соединен с входом регулирующего- элемента, блок опорного напряжения, блок выпрямления и умножения напряжения, к выходу которого подключен резистивный делитель напряжения, блок коммутации, переключатель полярности, введен инвертор сигналов, а блок коммутации выполнен в виде двух имеющих высоковольтную относительно шины нулевого потенциала изоляцию трехконтактных разъемов с колодками, в каждой из которых два вывода соединены с выводами одного из крайних резисторов делителя напряжения, а третий вывод - со свободньм выводом снежного резистора, и вставками, в первой из которых один из выводов подключен к выходной потенциальной шине источника, второй и третий выводы соединены между собой, а во второй - один из выводов подключен к щине нулевого потенциала, второй и третий выводы соединены и подключены непосредственно и через, инвертор сигналов к входным выводам 3 переключателя полярности, соединенного выходным выводом с выводом измерительного входа усилителя сигнала рассогласования, причем вход блока вьшрямления и умножения напря жения подключен к выходу усилителя мощности регулируемого источника неременного напряжения, а выход бло ка опорного напряжения соединен с опорным входом усилителя сигнала рассогласования. Для обеспечения возможности изме рения выходного -напряжения между вторым и третьим выводами второй вставки блока Коммутации может быть включен дополнительный резистор. На фиг. 1 и 2 представлена функциональная схема предложенного высоковольтного биполярного источника постоянного напряжения с двумя различными полярностями выходного напряжения. Устройство содержит регулируемый источник переменного напряжения, состоящий из последовательно включенных сетевого трансформатора 1, выпрямителя 2, преобразователя 3 на пряжения и усилителя 4 мощности с подключенным к его управляющему входу регулирующим элементом 5, уси литель 6 сигнала рассогласования, выход которого соединен с входом регулирующего элемента 5, а опорный вход - с выходом блока 7 опорного напряжения, блок 8 выпрямления и умножения напряжения, вход которого подключен к выходу усилителя 4 мощности, а выход - к резистивному делителю 9 напряжения, переключатель полярности, инвертор 11 сигналов, блок 12 коммутации, выполненный в в де двух имекндих высоковольтную относительно шины нулевого потенциала изоляцию трехконтактных разъемов с колодками 13 (контакты 14-16), 17 (контакты 18-20) и вставками 21 (контакты 22-24) и 25 (контакты 26-28 Вьгеоды 14,15 и 18,20 колодок 13 и 17 соединены с выводами соответствующих крайних резисторов делителя 9 напряжения, а выводы 16 и 19 - со свободными вьгеодами смежных резисторов, Вьгоод 22 вставки 21 подключен к выходной потенциальной шине источника, а вьшолы. 23 и 24 соединены. Вывод 26 вставки 25 подключен к шине нулевого потенциала, а выводы 28 и 27 соединены и под- , 734 ключены непосредственно и через инвертор 11 сиГналов к входным выводам переключателя 10 полярности, соединенного выходным выводом с выводом измерительного входа усилителя 6 сигнала рассогласования Для обеспечения возможности измерения выходного напряжения источника между выводами 27 и 28 вставки 25 блока 12 коммутации может быть включен дополнительный резистор 29. Киловольтметр 30 подключен к выводам резистора 29 в процессе измерения. Устройство работает следукицим образом. Пусть на выходе источника необходимо получить напряжение положительной полярности. В этом случае вставка 21 устанавливается в колодку 13, вставка 25 - в колодку 17, а переключатель 10 полярности - в положение, обозначенное на схеме знаком + (фиг. 1). После включения сетинапряжение с вторичной обмотки сетевого тра.нсформатора 1 подводится к выпрямителю 2 и далее через преобразователь 3 напряжения и усилитель 4 мощности (с трансформаторным выходом) к блоку 8 выпрямителя и умножения напряжения . Высокое напряжение с выхода блока 8 поступает на делитель 9 напряжения и через контакты 14 и 22, 18 и 26 - на выход источника. При этом на выходной потенциальной шине источника имеет место потенциал положительной полярности. Резистивный делитель 9 напряжения оказывается замкнутым, через контакты 15, 23, 24, 16 и 19, 27, 28, 20. Другая выходная шина источника подключена к шине нулевого потенциала через контак ты 18 и 26. Напряжение обратной связи снимается с контактов 26 и 27 и через переключатель 10 полярности подводится к измерительному входу усилителя 6 сигнала рассогласования, где сравнивается с опорным напряжением, поступающим от блока 7. При изменении выходного напряжения источника сигнал с выхода усилителя 6 воздействует на регулирующий элемент 5, в результате чего осуществляется отработка изменения выходного напряжения. Для получения на выходе ис точника напряжения отрицательной полярности вставка 25 устанавливается в колодку 13, вставка 21 - в колодку 17, 51 а переключатель 10 полярности - в п ложение, обозначенное на схеме знаком - (фиг. 2). В этом случае на выходной потенциальной шине источни ка имеет место отрицательный потенциалд а напряжение обратной связи, снимаемое с контактов 26 и 27, инвертируется инвертором 11 сигнало. Отработка же изменений выходного .напряжения производится по известному компенсационному принципу. . Предложенное устройство может быть реализовано на напряжения до 30-50 кВ с одинаковым коэффициентом стабилизации для обеих полярностей. Упрощенное выполнение блока коммутации предопределяет при этом повышенную эксплуатационную надежность источника.

1. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ БИПОЛЯРгНЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий регулируемьй источник переменного напряжения с выходным усилителем мощности, усилитель сигнала рассогласования, выход которого соединен с входом регулирующего элемента, блок опорного напряженияj блок выпрямления и умножения напряжения, к выходу которого подключен реэистивный делитель напряжения, блок коммутации, переключатель полярности, отличающийся тем, что, с целью повьшения его надежности в работе, в него введен инвертор сигналов, а блок коммутации выполнен в виде двух имеющих высоковольтную относительно шины нулевого потенциала изоляцию трехконтактных разъемов с колодками, в каждой из которых два вывода соединены с выводами одного из крайних резисторов делителя напряжения, а третий вывод - со свободным выводом смежного резистора, и вставками, в первой из которых один из выводов подключен к выходной потенциальной шине источника,второй и третий выводы соединены между собой, а во второй - один из выводов подключен к шине нулевого потенциала, второй и третий выводы соединены и подключены непосредственно и через инвертор сигналов к входным выводам переключателя полярности, соединен(Л ного выходным вьшодом с выводом изс мерительного входа усилителя сигнала рассогласования, причем вход блока выпрямления и умножения напряжения подключен к выходу усилителя мощности регулируемого источника переменного напряжения, а выход блока опор-ного напряжения соединен с опорным входом усилителя сигнала рассогласо:л вания . 2. Источник по п. 1, отли-.э ч х чающийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения выходного напряжения, между вторым и третьим выводами второй вставки блока коммутации включен дополнительный резисторч