Высоковольтный источник Советский патент 1986 года по МПК H03K3/53 

и уменьшения импульсов тока обратной полярности. Для этого в устройство дополнительно введены переключатель 12, ключ 13, ждущий мультивибратор 14 и блок 15 вычисления модуля, а высоковольтный трансформатор снабжен третьей низковольтной обмоткой. На чертеже также показаны генератор 1

импульсов, высоковольтный трансформатор 2, транзисторы 3 и 4, фильтр 5 нижних частот, усилитель 6 рассогла сования, источник 7 питания, нелинейная нагрузка 8, потенциометр 11,

входная шина 16. Фильтр 5 нижних частот выполнен на параллельно соединенных конденсаторе 9 и резисторе 10,1 ил.

Изобретение относится к области импульсной техники. Может быть использовано в устройствах копировальной и множительной техники, а также в высоковольтных нейтрализаторах статического электричества. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, достигается за счет обеспечения возможности переключения напряжения постоянной составляющей тока логическим сигналам, расширения диапазона ее регулирования

Изобретение относится к высоко вольтной импульсной технике и может быть использовано в устройствах копировально-множительной техники, а также в высоковольтных нейтрализатоjpax статического электричества. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности переключения направления постоянной составляющей тока логическим сигналом, расширение диапазона ее регулирования и уменьшения импульсов тока обратной полярности. На чертеже представлена электрическая принципиальная схема устройства. Высоковольтный источник содержит генератор 1 импульсов, трансформатор 2 со средним выводом в первичной обмотке и первый 3 и второй 4 транзисторы, фильтр 5 нижних частот (ФНЧ), усилитель 6 рассогласования, источник 7 питания и нелинейную нагрузку 8 (коротрон), причем средний вывод первичной обмотки трансформатора 2 соединен с плюсовой шиной источника 7 питания, крайние - с коллекторами первого 3 и второго 4 тран зисторов, эмиттеры которых соединены с общей шиной источника 7 питания, первый вывод вторичной обмотки трансформатора 2 соединен с первым вьшодом нелинейной нагрузки 8 (коронирующим электродом коротрона), а второй через ФНЧ, выполненный на параллельно соединенных конденсаторе 9 и резисторе 10,- с общей шиной источника 7 питания, к которой подключен второй вьшод нелинейной нагрузки 8, один из входов усилителя 6 рассогласования подсоединен к средней точке потенциометра 11, крайние выводы которого соединены соответственно с плюсовой и общей шиной источника 7 питания, переключатель 12, ключ 13, ждущий мультивибратор 14 и блок 15 вычисления модуля, а высоковольтный трансформатор 2 снабжен третьей низковольтной обмоткой, причем выход генератора 1 импульсов соединен с входом переключателя12 и с входом запуска ждущего мультивибратора 14, управляющий вход переключателя 12 соединен с входной шиной 16 высоковольтного источника, первый и второй выходы переключателя 12 соединены с базами соответственно первого 3 и второго 4 транзисторов, выход фильтра 5 низкой частоты соединен через блок 15 вычисления модуля с вторьм входом усилителя 6 рассогласования, выход которого соединен с входом регулировки длительности ждущего мультивибратора 14, выход которого соединен с управляющим входом ключа I3, выводы которого соединены с выводами ;третьей обмотки высоковольтного тран;сформатора 2, Высоковольтный источник работает следующим образом. Генератор 1 импульсов вырабатывает последовательность импульсов со скважностью, большей единицы. Эта последовательность поступает на . вход переключателя 12 и с него (в зависимости от логического сигнала на входной шине 16 высоковольтного источника) на вход одного из двух транзисторов, например 3. Происходит усиление импульсов определенной полярности (в рассматриваемом примере положител1)НОй) , .которые с выхода транзистора 3 подаются на соответствующий вывод первичной обмотки транс форматора 2. В момент окончания каждого такого импульса задним фронтом импульса генератора 1 запускается ждущий мультивибратор.1 А. Он формирует одиночный и пyльc, который включает ключ 13 на время, равное его длительности. Ключ 13, включаясь, шунтирует третьюобмотку трансформатора 2. Рассмотрим характер изменения напряжения во вторичной обмотке трансформатора 2 и тока нагрузки 8. При поступлении очередного импуль са напряжения на первичную обмотку трансформатора 2 происходит намагничивание его сердечника и на вторичной обмотке возникает высоковольтный импульс напряжения (положительный им пульс) , амплитуда которого опре- деляется коэффициентом трансформации трансформатора 2, а полярность положением переключателя 12, т.е. ло гическим сигналом на входной шине I6 .высоковольтного источника.В нелинейно нагрузке 8 при этом возникает импульс тока той же полярности, в частности ток коронного разряда. После прохождения импульса первичной обмотки транс форматора 2 происходит размагничивание сердечника и спад намагничивающего тока. В результате на обмотках трансформатора 2, в том числе на вто ричной обмотке, должен возникнуть им пульс напряжения обратной полярности Амплитуда его пропорциональна величи не намагничивающего тока трансформатора 2 и эквивалентному сопротивлению нагрузки трансформатора 2. В момент перехода напряжения на обмотках через ноль, т.е. в момент, когда дол жен начаться процесс возникновения импульса напряжения обратной полярности, третья обмотка трансформатора 2 шунтируется ключом 13. Эквивалентное сопротивление нагрузки резко уменьшается, что препятствует нарастанию импульса напряжения обратной полярности. Величина его в данном случае определяется неидеальностью ключа 13. После окончания импульса ждущего мультивибратора 14 ключ 13 размыкается, эквивалентное сопротивление нагрузки трансформатора 2 скачкообразно возрастает и величина импульса напряжения обратной полярности увеличивается. Его амплитуда определяется величиной намагничивающего тока, который сохранился к моменту размыкания ключа 13. Чем больше продолжительность замкнутого состояния ключа 13, тем меньще амплитуда импульсов напряжения и соответствующих им импульсов тока нелинейной нагрузки 8 обратной полярности. Общие площади импульсов напряжений положительной и отрицательной полярности остаются равными ввиду свойства трансформаторов не пропускать постоянную составляющую напряжения во вторичнзпо обмотку. Однако вследствие нелинейной зависимости тока нелинейной нагрузки 8 от напряжения возникает постоянная составляющая тока нагрузки, которая в первом приближении определяется соотношением амплитуд импульсов напряжений положительной и отрицательной полярностей. Таким образом, длительность импульса ждущего мультивибратора 14 определяет амплитуды импульсов напряжения и тока обратной полярности, а следовательно, постоянную составляющую тока нелинейной нагрузки 8. При малых его длительностях амплитуда импульсов напряжения обратной полярности превьш1ает амплитуды импульсов напряжения прямой полярности, так как нелинейная нагрузка 8 (коротрон), на которую подается высокое напряжение, должна быть высокоомной. При этом постоянная составляющая тока нелинейно,й нагрузки 8 может быть сведена к нулю и в нелинейной нагрузке 8 протекает только переменная составляющая тока. При- увеличении длительности импульса ждущего мультивибратора 14 импульсы тока обратной полярности уменьшаются. При использовании в качестве нелинейной нагрузки 8 коротрона при определенной длительности импульса амплитуда импульсов напряжения обратной полярности становится меньше порога возникновения тока коронного разряда и импульсы тока обратной полярности вообще исчезают. ФНЧ 5 и блок -15 вычисления модуля являются элементами обратной связи по постоянному току. С выхода ФНЧ 5 напряжения, величина которого пропорциональная постоянной составляющей тока, a знак - ее направлению, поступает на блок 15 вы числения модуля, С выхода ее напряже ние, пропорциональное постоянной сос тавляющей тока -и не зависящее от ее напр авления, поступает на один из входов усилителя 6 рассогласования, на второй вход которого подается опорное напряжение, которое задает номинальную величину постоянной составляющей тока . При ее изменении, например из-за изменений климатических условий, выходное напряжение усилителя 6 рассогласования изменяется и изменяет длительность импульсов ждущего мультивибратора 14 так, чтобы восстановить, заданное значение постоянной составляющей тока нелинейной нагрузки 8, осуществляя тем самым ее стабилизацию. Таким образом, увеличение постоянной составляющей тока осуществляется за счет уменьшения амплитуды высоковольтных импульсов обратной полярности, т.е. достигается без уве личения амплитуды высоковольтных импульсов напряжения, что расширяет диапазон регулирования. При изменении логического сигнала . на входной шине 16 высоковольтного источника переключателя 12 подключает выход генератора 1 к входу транзистора 4, В результате напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2 инвертируется и постоянная составляющая тока меняет свое направление на противоположное. Величина ее сохраняется, так как она задается опоркътм напряжением на входе усилителя рассогласования. При использовании качестве нелинейной нагрузки 8 коро трона автоматически учитьшает эффект выпрямления, заключающийся в разных порогах возникновения тока коронного разряда при положительном и отрицательном напряжениях на коро нйрующем электроде. Примером,подтверждающим возможность осуществления изобретения являе ся высоковольтньлй источник,в котором направление постоянной составляющей тока нагрузки периодически изменяется на противоположное.Все узлы источника выполнены по известным классическим схемам. Генератор 1 импульсов выпол нен в виде релаксатора на операцион ном усилителе, Частота следования его импульсов - до 20 кГц, скважость - не менее 3. Переключатель 12 ыполнен на двух двухвходов1- х схемах , управляемых RS-триггером. Высокоольтный трансформатор 2 выполнен а П-образных ферритовых сердечниках. тношение витков erd вторичной и ервичной обмоток обеспечивает полуение необходимого высоковольтного апряжения, третья обмотка выполнена ЧИСЛОМ витков, равным числу витков первичной обмотки. Ждущий мультивибратор 14 выполнен на операционном усилителе с двумя транзисторами, ключ 13 выполнен в виде биполярного ключа на транзисторах. Усилитель 6 рассогласования вьтолнен на операционном усилителе с отрицательной обратной связью и транзисторе. На входную шину 16 высоковольтного источника подается последовательность логических сигналов от внешнего мультивибратора. В результате на вторичной обмотке трансформатора 2 имеют место пачки высоковольтных импульсов напряжения с полярностью, переключаемой периодически указанными логическими сигналами. Опорное напряжение на входе усилителя 6 рассогласования выбрано такой величины, что амплитуда импульсов напряжения обратной полярности ниже порога возникновения коронного разряда в нелинейной нагрузке 8. В результате в нагрузке протекает пульсирующий ток с периодически изменяемой полярностью и постоянной величиной постоянной составляющей. Форм УЛ а изобретения Высоковольтный источник, содержащий генератор импульсов, высоковольтный трансформатор со средним вьгоодом в первичной обмотке и первый и второй транзисторы, фильтр нижних частот (ФНЧ), усилитель рассогласования, источник питания и нелинейную нагрузку, причем средний вьгаод первичной обмотки трансформатора соединен с плюсовой шиной источника питания, крайниес коллекторами первого и второго транзисторов, эмиттеры которых соединены с общей щиной источника питания, первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с первым выводом нелинейной нагрузки (коронирующим электродом коротрона), а второй через ФНЧ, вьтолненный на параллельно соединенных конденсаторе и резисторе, -с общей шиной источника питания, к которой подключен второй вывод нелинейной нагрузки, один из входов усилителя рассогласования подсоединен к средней точке потенциометра крайние выводы которого соединены соответственно с плюсовой и общей шиной источника питания, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности переключения направления постоянной составляющей тока логическим сигналом, расширения диапазона ее регулирования и уменьшения импульсов тока обратно полярности, в него введены переключатель, ключ, ждущий мультивибратор и блок вычисления модуля, а высоковольтный трансформатор снабжен третьей (низковольтной) обмоткой причем выход генератора импульсов соединен с входом переключателя и с входом запуска ждущего мультивибратора, управляющий вход переключателя соединен с входной шиной высоковольтного источника, первый и второй выходы переключателя соединены с базами соответственно первого и второго транзисторов, выход фильтра низкой частоты соединен через блок вычисления модуля с вторым входом усилителя рассогласования, выход которого соединен с входом регулировки длительности ждущего мультивибратора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, выводы которого

/соединены с выводами третьей обмотки высоковольтного трансформатора.