Управляемый высоковольтный источник питания Советский патент 1986 года по МПК H02M3/315 

« Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высоковольтных источ птках питания, работающих на емкостную нагрузку, с переключением уровней высокого напряжения, например, на аноде электронно-лучевой трубки с барьернгьгм люминофором. Цель изобретения - улучшение выходных характеристик. На фиг. i представлена функциональная схема управляемого высоковольтного источника питания; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы, Источник питания содержит задающий генератор 1, связанный с парой ключевых элементов 2 и 3 малой коммутируемо мощности, выходы которь х подключены к концам пизковольт ой обмотки- Д трансформатора 5, средний вывод которой подключен к низковольтному блоку 6 питания, и с второ парой ключевь х элементов 7 и 8 боль шой коммутируемой мощности (в импуль ном режиме работы) -, выходы которых подключенр к отводам от части зитков низковольтной обмотки 4„ Полное число витков низковольтной обмотки трансформатора выбирается из условия достижения .заданной ве.п:ичины напряжения па выходе источника питания, соответствующей Bepxu:ei y ypOBi-n выходного напряжения нри максиьгально токе нагрузки и наибольшей длительПОСТ управляющих импульсов, поступа ющих на первые входы ключевых элеме тов 2 и 3. Отводы выполнены так, чтобы отношение той частп зитков, от которой выполняется отводы к полному числу витков низковольт1 ой обь.отки находи.лось в наиболее оптимальных пределах 0,6-0,8. Превышение верхнего предела эт11М соотношением вызывает ст-ш.еине быстродействия устройства, а уменьшение нгоке нилагего приводит к недоиспользованшо магнитных свойств сердечника в режиме стабилизации выходного напряжения на верхнем рабочем уровне, повьилению требований к величине рабочего напряжения первой пары клочевых элементов 2 и 3. Высоковольтная обмотка 9 подключе на к мостовому выпрямителю 10, первы вывод которого под,ключен к емкости ii нагрузки, а второй - к опорному источнику 12, Устройство содержит также узел 3 разряда, соединенный с выходным выводом 1А, счетный триггер 15, пчротно-импульсный модулятор 16 (ЮИМ), нороговый узел в виде логического программного ycTpoiicTBa 17, коммутатор 18 аналоговых сигналов, аналоговый запоминающий узел (ЗУ) 19, усилитель 20 обратной связи, опорный источник 21 напряжения, измерительный делител) 22 напряжения. Первый вход логического программного устройства 17 является входом источника питания. Все ключевые элементы содержат па входе.3 - входовые схемы, реализующие функцшо (J (не показаны. Управляемый высоковольтный источпик питания работает в режиме циклического переключения уровней выходного напряжения следующим образом. Задаюитий генератор 1 вырабатывает тактовые импульсы (фиг.2а) , синхронизирующие работу LUI-M 1 6 и логического программного у стройства 1 7 , переключающие счетный триггер 5 с частотой, близкой к удвоенной частоте резонансного контура, образованного собственными индуктивностью и емкостью высоковольтной обмотки 9, а также емкость, вносимой в контур со стороны схемы выпрямителя 10. Импульсы с выхода ШИМ 6 поступают на первые входы первой 2 и 3 и второй 7 и 8 пары ключевых элементов, на вторые входы которых поступают управляющие импульсы соответственно с прямого и инверс1Шго выходов счетного триггера 15, а на третьи входы ключевых элементов поступают управляющие сигналы с выходов программного логического устройства 17. При отсутствии на входе 23 управляющего сигнала на третьих входах всех ключевых элементов 2, 3, 7 и 8 сигналы равны нулю - все ключевые элементы находятся з закрытом состоянии. На выходном выводе 14 устанавливается уровень, определяемый напряжением опорного источника 12. При поступлении на вход 23 в момент времени t, управляющего сигнала (фиг. 2 8) и по приходу переднего фронта тактового импульса в момент времени на второй вход логического программного устройства 7 с первого вы3

хода его на управляющие входы второй пары ключевых элементов 7 и 8 и на управляющий вход коммутатора 18 аналоговых сигналов поступает сигнал единицы (фиг.2Е|) . Ключевые элементы 7 и 8 открываются, а выход аналогового запоминающего устройства 1 9 через коммутатор 18 аналоговых сигналов подключается к входу ШИН 16. Источник питания переходит в режим переключения с нижнего рабочего уровня выходного напряжения на верхней рабочий уровень. В этом режиме работы ШИМ 16 формирует управляющие импульсы такой длительности, при которой определенное число импульсов, проходящих через ключевые элементы 7 и 8

за время {.г., заряжает емкость 11

рузки от начального уровня и н до

уровня и в (фиг.2е) . В момент времени t, на управляющие входы второй пары ключевых элементов 7 и 8 и на управляющий вход коммутатора 18 аналоговых сигналов поступает сигнал нуля (фиг. 2)) , а на управляющие входы первой пары ключевых элементов 2 и 3 с второго выхода логического программного устройства 17 - управляющий сигнал единицы (фиг.2 г) , С третьего выхода логического программного устройства 17 на управляющий вход аналогового ЗУ 19 поступает стробирующий сигнал (фиг.2а) . Ключевые элементы 7 и 8 закрываются, а кгаочевые элементы 2 и 3 открываются, вход ШИМ I6 коммутатором 18 аналоговых сигналов подключается к выходу усилителя 20 обратной связи таким образом цепь обратной связи замыкается к источнику питания,переходит в режим стабилизации выходного напряжения на верхнем рабочем уровне

В течение времени действия строг бирующего сигнала напряжения, поступающее с выхода усилителя 20 обратно связи, интегрируется аналоговым ЗУ 19, а после окончания действия стробирующего сигнала в момент времени t(| усредненная за время t величина выходного напряжения усилителя 20 сохраняется на выходе ЗУ неизменной,

В момент времени tj, после окончания действия управляющего сигнала на входе 23, на управляющие входы ключевых элементов 2 и 3 поступает сигнал нуля, а на управляющий вход разрядного блока с четвертого выхода логического программного устройства

2314

17 поступает управляющий сигнал. Ключевые элементы 2 н 3 закрываются, разрядшлй узел 13 разряжает емкость 11 нагрузки до уровня, соответствующего выходному напряжению опорного источника 12, за время tp . В момент времени t источник питания переходит в режим стабилизации выходного напряжения на нижнем рабочем уровне до прихода на вход 23 следующего управляющего сигнала.

Описанный процесс работы источника питания циклически повторяется.

Величина пульсаций на выходе устройства при минимальном уровне напряжения на выходе будет определяться переменной составляющей опорного источника 12, а на максимальном уровне равна сумме величин переменных составляющих выходных напряжений опорного источника 12 н выпрямленного мостовым выпрямителем 10 напряжения,

Источник питания, как это следует из описания принципа его работы, позволяет при одной и Той же величине емкости нагрузки, существенно уменьшить пульсации, существенно уменьшить пульсации выходного напряжения.

Емкость нагрузки как правило состоит из двух компонентов, например, емкости анода электронно-лучевой трубки и параллельно подключенной к ней с целью снижения пульсаций исполнительной емкости, которая может быт выбрана меньшей величины в ( раз Тем самым может быть достигнуто повышение быстродействия устройства и повышение 1ШД за счет снижения потерь на перезаряд дополнительной емкости при сохранении допустимой величины пульсаций на нагрузке.

Формула изобретения

Управляемый высоковольтный источник питания, содержащий задающий генератор, выходом соединенный с первым входом широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен с первь м входом преобразователя низкого напряжения в высокое на трансформаторе и ключевых элементах, выход которого соединен через выпрямитель с фильтром с узлом разряда и с изме рительным делителем, усилите/ть обратной связи, входы которого соедине ш с выходом измерительного делителя и с источником опорного напряжения, пороговьш узел, выходом соединенный с входом узла разряда, отличающийся тем, что, с целью повышения выходных характеристик, в него введены аналоговый запоминающий узел, коммутатор аналоговых сигналов, счетный триггер, вторая пара ключевых элементов преобразователя, причем первая пара ключевых элементов соедипена с крайними выводами низковольт-|о ра,

ной обмотки трансформатора, а вторая пара - с отводом этой обмотки., выход задающего генератора соединен с входом счетного триггера, первые сигнальные входы всех ключевых элементов соединены с выходом широтно- импульсного модулятора, вторые сигнальные входы первых ключевых элементов обеих пар и вторых ключевых элементов этих пэр объединены попарно и соединены соответственно с первым и 12

дом коммутатора аналоговых сигналов, первый сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя обратной связи непосредственно, а второй сигнальный вход через аналоговый запоминающий узел подключен управляющим входом к третьему выходу порогового узла , причем выход коммута тора соединен с вторым вхо дом широтно - импульсного мо дулятора. 3 Г6 с вторым выходами триггера, а управляющие входы первой и второй пары ключевых элементов соединены соответственно с первым и вторым входами порогового узла, выполненного в виде логического -программного блока, первый вход которого соединен с входом источника питания, второй вход соединен с выходом задающего генератовторой выход - с управляющим вхо

Изобретение относится к управляемым высоковольтным источникам питания. Целью изобретения является улучшение выходных характеристик. Цельдостигается тем, что в схему источника введены аналоговый запоминающий узел 19, коммутатор 18 аналоговых сигналов, счетный триггер 15 и пара ключевых элементов (КЭ) 7 и 8. Источник работает в режиме циклического переключения уровней выходного напряжения. Генератор 1 вырабатывает тактовые импульсы, синхронизирующие работу широтно-импульсного модулятора (ШИМ) 16 и логического программного устройства 17. Импульсы с выхода ШИМ 16 поступают на первые входы КЭ 2,3, 7 и 8, на вторые входы которых поступают импульсы с прямого и инверсного выходов триггера 15. На третьи входы ключевых элементов поступают сигналы с выходов устройства 17. При поступ(Л лении на вход 23 устройства 17 управляющих сигналов на выходе источника появляется сигнал, изменяющийся от нижнего до верхнего рабочего уровня. 2 ил.