Устройство для зарядки конденсатора Советский патент 1986 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова но в системах питания импульсных газоразрядных ламп, модуляторах, формирователях и других устройствах, в которых используется разряд конденсатора на нагрузку.

Цель изобретения - повышение КПД и улучшение маесогабаритных характеристик устройства,

На фиг.1 представлена функциональная электрическая схема устройства для зарядки конденсатора; на фиг.2- диаграммы ионов и напряжения.

Устройство для зарядки конденса- тора содержит источник питания 1, последовательно с которым включена первичная и вторичная обмотки 2.1 и 2,2 соответственно дозирующего дроселя 2, обратный диод 3 и накогги- тельный конденсатор 4. Общая точка обмоток дросселя через транзистор 5 присоединена к общей точке источника питания и накопительного конденсатора. Второй вход первой схемы сравнения напряжений 6 подключен к накопительному конденсатору, а первый вход первой сравнения соединен с первым источником опорного напряжения 7. Выход первой схемы сравнения соединен с входом управляемого задающего генератора 8, выход которого подключен к первому входу 9,1 триггера управления 9. Второй вход 9.2 триггера управления соеди- нен с выходом второй схемы сравнения токов 10, второй вход которой подключен к интегратору 11. Вход интегратора включен параллельно обмотке 2.1 дозирующего дросселя. Первый вход второй схемы сравнения соединен со вторым источником опорного напряжения 2. Выход триггера управ ления 9 подключен через усилитель мощности 13 к управляющему входу клю

чевого транзистора 5,

I

Устройство для зарядки конденсатора работает следунщим образом.

При подключении источника питания 1 к устройству накопительный конден- сатор 4 заряжается через первичную и вторичную обмотки 2.1 и 2,2 дозирующего дросселя 2 и диод 3 примерно до двойного напряжения питания. Напряжение на втором входе первой схемы сравнения 6 меньше уровня, заданного первым источником опорного напряжения 7, и сигнал на выходе первой схемы сравнения 6 отсутствует; частота работы управляемого задающего генератора 8 максимальна. В момент времени t (фиг,2а) сигнал с выхода задающего генератора переводит триггер упр явления 9 по входу 9,1 в состояние, при котором ключевой транзистор 5 открывается. В первичной обмотке 2, дозирующего дросселя начинает нарастать ток (фиг.2а). Одновременно растет напряжение на выходе интегратора 11, Форма сигнала напряжения на выходе интегратора 11 повторяет по форме кривую роста тока протекающего через первичную обмотку 2 , 1 дозирующего дросселя и ключевой транзистор 5 (фиг.2 б,ц.). Когда сигнал на выходе интегратора, достигает уровня5, заданного вторым источником опорного напряжения 12, вторая схема сраззнения 10 вырабатывает сигнал, который по входу опрокидывает триггер управления 9, Ключевой транзистор 5 запирается (фиг,2 б,в, д) Энергия, накопленная в магнитном поле дозирующего дросселя, через вторичную обмотку 2,2 и диод 3 передается в накопительный конденсатор 4. Так как напряжение на накопительном конденсаторе 4 в начальный момент мало и приблизительно равно удвоенному напряжению источника питания, дози- ру1ощ:нй дроссель успевает за врепя

() отдать лишь незначительную часть накопленной энергии. Поэтому в момент времени tj очередного отпирания ключевого транзистора 5 нарастание тока в первичной обмотке 2, дозирующего дросселя начнется уже не с нулевого уровня. Так как максимальный ; фовень фиксирован (фиг. 2 б-е) зна штельно сокращается длительность замкнутого состояний ключевого транзистора 5 до „;„ (фиг.2 г). Соответственно ув(гличивается длительность его разомкнутого,состояния5 когда энергия отдается в накопитель- 1-гый конденсатор 4, до с„ ,д.. То- г„ ; (фиг„2 г-е) Поэтому в начале заряда устг)ойство работает в режиме, близком к источника постоянного зарядного тока. В течение времени от момента t, до , (фиг.2 ) происходит постепенное увеличение времени накопления энергии до значения с и, соответственно5 сокращение .времени передачи запасенной энергии з накопи- телы- ый конденсатор до значении с „ (Фиг,2 е),

В момент времени напряжение на накопительном конденсаторе 4 возрастает до значения, при котором за время разомкнутого состояния ключевого транзистора 5 вся энергия, накоп- ленная в дозирующем дросселе, передается в конденсатор, т.е. i

-пкр

И устройство начинает работать в режиме источника постоянной мощности заряда. С момента{ р, время накопле- ния энергии становится постоянным, т.е. с,, Const, а время передачи энергии из дозирующего дросселя 2 в накопительный конденсатор 4 продолт жает уменьшаться и достигает значе- ния бпт; (фиг.2 е) в конце заряда накопительного конденсатора. Момент времени (фиг . 2 а) является моментом равенства напряжения на втором входе первой схемы сравнения 6 и опорного напряжения заданного первым источником 7 на первом входе первой схемы сравнения, В этот момент первая схема сравнения 6 вырабатывает сигнал, по которому частота следо вания импульсов управляемого задающего генератора 8 снижается. Частота уменьшается настолько, чтобы порции энергии, поступающие от источника питания в накопительный конденсатор за период Т Тд , компенсировали только потери, обусловленные токами утечки. Режим стабилизации напряжения на накопительном конденсаторе (потребляемая мощность незначительна) сохраняется вплоть до разряда накопительного конденсатора на нагрузку.После разряда накопительного конденсатора процессы в схеме повторяются

Таким образом, в предлагаемом устройстве при реализации такого же режима зарядки конденсатора, как и в известном,исключены омический датчик тока и дополнительный конвертор

;

10 t5 20-25о ,

40

35

что приводит, к повышению КПД и |уменьшению массы.

Формула изобретения

Устройство для зарядки конденсатора, содержащее источник питания постоянного напряжения, параллельно которому подключена последовательная цепь из первичной обмотки дозирующего дросселя и транзисторного ключа, один вывод вторичной обмотки дозирующего дросселя подключен через обратный диод к обкладке накопительного конденсатора, вторая обкладка которого подключена к отрицательной клемме источника питания постоянного напряжения, обмотки дозирующего дросселя включены согласно, первую и вторую схемы сравнения, первые входы которых подключены к первому и второму источникам опорных напряжений, отличающееся тем, что, с целью повьштения КПД и улучшения массогабаритных характеристик, второй вход второй схемы сравнения присоединен к выходу интегратора, входные клеммы которого подключены к первичной обмотке дозирующего дросселя, а второй вход первой схемы сравнения соединен с накопительным конденсатором, выход второй схемы сравнения подключен к второму входу триггера, выход первой схемы сравнения связан с входом управляемого за- . дающего генератора, выход которого соединен с первым входом триггера, а выход триггера через усилитель мощности подключен к управляемому входу ключевого транзистора, второй вывод вторичной обмотки дросселя подключен к точке соединения одного вывода транзисторного ключа с первичной обмоткой дросселя,второй вывод которого подключен к отрицательной клемме источ- -.ика питания постоянного напряжения.

s

г

Uio

tJs

tf.

71

....y-.,.--. .- I IТ

„., IJ,.-Jl

ni ц ill Ц|1

I

I

1ГТГ 1Г

Tx

1ГТГ 1Г

Tx

Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в системах питания импульсных газоразрядных ламп, модуляторах, формирователях и других устройствах, в которьгх используется разряд конденсато ра на нагрузку. Цель изобретения - повышение КПД и улучшение массогаба- ритных характеристик устройства. Поставленная цель достигается в результате изменения связей между схемными элементами устройства. Устройство содержит источник питания I, первичную и вторичную обмотки 2.1 и 2.2 дозиг рующего дросселя 2, диод 3, накопи- . тельный конденсатор 4, транзистор 5, схему сравнения напряжений 6, источники опорного напряжения 7 и 12, задающий генератор 8, триггер управления 9 с входами 9.1 и 9.2, схему 10 сравнения токов, интегратор П и усилитель мощности 13. Работа устройства поясняется по временным диаграммам в описании изобретения. 2 ил. (Л Г..2 J -Of Кэ N5 4; СО 00 Р1 (иг.1

и

fpuf.2