Высоковольтный стабилизированный источник напряжения постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации электропитания малогабаритных передающих телевизионных камер.

Цель изобретения - повышение стабиль- ности выходного напряжения источника при сохранении высокого КПД.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого высоковольтного стабилизированного источника напряжения постоянного тока; на фиг. 2 - времен- ные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу.

Устройство содержит ключевой регулирующий элемент 1 (фиг. 1), DLC-фильтр 2 с коммутирующим диодом 3, дросселем 4 и конденсатором 5, преобразователь 6 постоянного напряжения в переменное, выполненный на транзисторе 7 и трансформаторе 8, высоковольтный выпрямитель 9, узел обратной связи, выполненный в виде обратно - включенного выпрямительного диода 10, широтно-импульснь й модулятор 11, состоящий из интегратора 12, компаратора 13 и элемента И 14. Обозначены также входной 15 и выходной 16 потенциальные выводы источника, выходной потенциальный вывод 17 генератора синхроимпульсов, выходной потенциальный вывод 18 источника опорного напряжения.

Ключевой регулирующий элемент 1, DLC-фильтр 2, преобразователь 6 постоянного напряжения в переменное и высоковольт- ный выпрямитель 9 включены последовательно. Вход ключевого регулирующего эле- .мента 1 соединен с выводами для подключения первичного источника постоянного напряжения (через вывод 15). Вход возбуждения преобразователя 6 постоянного напря- жения в переменное соединен с выходом генератора синхроимпульсов (через вывод 17). Выход высоковольтного выпрямителя 9 соединен с выводами для подключения нагрузки (через вывод 16). Неинвертирующий вход интегратора 12 и один из входов компа- ратора 13, являющийся опорным входом широтно-импульсного модулятора, соединены с выходом источника опорного напряжения (через вывод 18). Инвертирующий вход интегратора 12 через выпрямительный диод 10 соединен с выходом преобразователя 6 постоянного напряжения в переменное, а выход подключен к другому входу компаратора 13. Один из входов элемента И14 соединен с выходом компаратора 13, а другой вход и выход, являющиеся тактирующим входом и выходом щиротно- и.мпульсного модулятора 11, - соответственно с выходом генератора синхроимпульсов (через вывод 17) и управляющим входом ключевого регулирующего элемента 1.

Высоковольтный стабилизированный источник напряжения постоянного тока работает следующим образом.

5

0

40 50

45

5

Строчные синхроимпульсы отрицательной полярности и„ (фиг. 2), частота и длительность которых определяется стандартом разложения телевизионного сигнала передающей камеры (в частном случае частота повторения импульсов составляет 15625 Г, а их длительность 4-8 мкс), подаются через элемент И 14 на управляющий вход ключевого регулируюп1его элемента 1. Напряжение импульсной формы с ключевого регулирующего элемента 1 фильтруется DLC- фильтром 2, на выходе которого получается постоянное напряжение, пропорциональное ширине импульсов и служащее для питания преобразователя 6. Одновременно строчные синхроимпульсы 6,7 поступают на вход возбуждения преобразователя 6, при этом в момент /, открывается транзистор 7 и через него и первичную обмотку трансформатора 8 начинает протекать коллекторный ток /7. К моменту / окончания импульса синхронизации (У,, ток ь достигает максимального значения, величина которого определяется напряжением питания преобразователя 6, индуктивностью первичной обмотки трансформатора 8 и длительностью /, -/3 импульса синхронизации б/, .

В индуктивности трансформатора 8 происходит накопление энергии, величина которой зависит от величины индуктивности и тока /,. После окончания импульса синхронизации и„ , т. е. в момент /, , транзистор 7 закрывается и накопленная в трансформаторе 8 энергия через высоковольтный выпрямитель

9поступает в нагрузку. За счет того, что время накопления энергии в несколько раз превыщает время ее отдачи, импульс напряжения и на коллекторе закрытого транзистора 7 во время j -/ в несколько раз превышает напряжение питания преобразователя 6. В результате на первичной обмотке трансформатора 8 появляется импульсное напряжение L/g, . С вторичной обмотки трансформатора 8 высоковольтное импульсное напряжение U поступает на высоковольтный выпрямитель 9, выполненный, например, в виде диодно-емкостного умножителя напряжения, на выходе которого получается постоянное высокое напряжение. Величина этого напряжения зависит от амплитуды импульсного напряжения t/jj . Пло- пхадь положительной части напряжения t/jj (в интервале времени /, - ) равна площади отрицательной части напряжения Ug (в интервале времени ,) и пропорциональна его а.мплитуде и соответственно выходному напряжению источника. Диод

10отсекает отрицательные высоковольтные импульсы t/8j и формирует напряжение обратной связи Цс , которое поступает на инвертирующий вход интегратора 12. На неинвертирующем входе последнего имеется опорное напряжение Un .

Интегратор 12 осуществляет интегрирование разности напряжений Un -Uo и

напряжение Uiz на его выходе оказывается пропорциональным площади, занимаемой положительной частью напряжения t/s . За время /,, -4 необходимо подготовить интегратор 12 к приходу следующего импульса, что достигается конструктивным построением, обеспечивающим разные постоянные интегрирования Vc в интервалы

ра- 13

/, и при подготовке интегратора к

боте в интервалы /з-U- Компаратор осуществляет сравнение напряжений 1/и и Uz и, в зависимости от их соотношения, изменяет щирину импульсов Wj на выходе. Соответственно с помощью логического элемента И 14 осуществляется изменение щи- рины управляющих импульсов, подавае- мых на управляющий вход ключевого регулирующего элемента 1.

При изменении выходного напряжения вследствие воздействия дестабилизирующих факторов происходит изменение сигнала f/oc , поступающего на вход интегратора 12. Изменение сигнала Нос приводит к изменению сигнала Цг на выходе интегратора 12. Это вызывает, в свою очередь, изменение щирины импульсов t/tj на выходе компаратора 13. В результате изменяется ширина управляющих импульсов, подаваемых на управляющий вход ключевого регулирующего элемента 1. Это приводит к изменению постоянного напряжения на выходе DLC-фильтра 2, пропорционального ширине управляющих импульсов. Изменяется напряжение питания преобразователя 6, и соответственно его выходное напряжение, т.е. выходное напряжение источника питания возвращается к прежнему значению. Таким образом в данном устройстве поддерживается постоянной площадь, занимаемая положительной частью импульсного напряжения УЗ на вторичной обмотке трансформатора 8 преобразователя 6, что позволяет поддерживать выходное напряжение источника по- стоянны.м с высокой степенью точности. Использование ключевого стабилизатора и от-

0 0

5

0

5

сутствие высоковольтных резистивных делителей позволяет при этом получить высокий КПД и обеспечить малые габариты устройства.

Формула изобретения

Высоковольтный стабилизированный источник напряжения постоянного тока, содержащий последовательно включенные ключевой регулирующий элемент, вход которого соединен с выводами для подключения первичного источника постоянного напряжения, DLC-фильтр, преобразователь постоянного напряжения в переменное, вход возбуждения которого соединен с выходом генератора синхроимпульсов, и высоковольтный выпрямитель, выход которого соединен с выводами для подключения нагрузки, выполненный с интегратором щиротно-импульсный .модулятор, тактирующий вход которого подключен к выходу генератора синхроимпульсов, сигнальный вход - к выходу узла обратной связи, а выход - к управляющему входу ключевого регулирующего элемента, источник опорного напряжения, отли- чающийся тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения, узел обратной выполнен в виде обратно включенного выпрямительного диода, а в щиротно-импульсный модулятор введены компаратор и элемент И, причем вход узла обратной связи подключен к выходу преобразователя постоянного напряжения в переменное, неинвертирующий вход интегратора и один из входов компаратора, являющ.ийся опорным входом широтно-импульсного модулятора, соединены с выходом источника опорного напряжения, выход интегратора подключен к другому входу компаратора, один из входов эле.мента И соединен с выходом компаратора, а его другой вход и выход являются соответственно тактирующим входом и выходом щиротно-импульсного модулятора.

Фаг. 2

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания высоковольтной радиоаппаратуры. Целью изобретения является повы15 шение стабильности выходного напряжения. В устройстве с силовым каналом, состоящем из последовательно включенных ключевого регулирующего элемента 1, DLC-фильтра 2, преобразователя 6 постоянного напряжения в переменное и высоковольтного выпрямителя 9, узел обратной связи выполнен в виде обратно включенного диода 10, а в широтно-импульсный модулятор 11 помимо интегратора 12 введены компаратор 13 и элемент И14. При воздействии дестабилизирующих факторов путем изменения напряжения питания преобразователя 6 поддерживается постоянной площадь, занимаемая положительной частью импульсного напряжения на вторичной обмотке трансформатора 8. Эта площадь пропорциональна выходному напряжению источника. 2 ил. i (Л 16 618 9LL2.1

Составитель Л. Морозен Техред И. ВересКорректор „ 1. Натай

Тираж 661Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рау|нская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое иредприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4