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

1

Изобретение относится к э-чектротехнике и предназначено для исполнения при реализации вторичного электропи таь ия электро- Е акуумных приборов различных типов и классов, отличаюн1,ихея друг от друга как по мощности, так и по напряжению.

Целью изобретения является расширений диапазона регулирования выходного naiipji- жения за счет снижения минимального значения последнего.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного устройства; па фиг. 2 и 3 - временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу устройства при двух значениях частоты коммутации.

Высоковольтпыи . iируемый источник постоянного напряжения содержит низковольтный источник 1 ( фиг. 1) питания, им- и мьсный преобразователь 2 с дроссс, ;ем Л, первым накопительным копденсаторо.м 4, повышающим траисформатором с первой о, второй 6 первичными обмотками и вторичной обмоткой 7, а также тпристорным ключом 8, выходной вьп1рямитель 9. блек 10 управления, второй накопительпый конденсатор 11, зарядный э:1смепт (резистор) 12 и разделительный диод 13. Позинией 14 по схеме обозначена нагрузка источника. Дроссель 3 и накопительный конденсатор 4 подключены последовательно к выходу низковольтного источника 1 нитапия. Первичная обмотка 5 повыщаюпдего трансформатора включена параллельно накопите;1ьпому конденсатору 4 через ключ 8, )асположеи ный со стороны o6iii,ero вывода пизково,-|ьг- ного источника питания н накопительного конденсатора 4. Вход выходного выпрямителя 9 соединен с вторичной обмо: - кой 7 повышающего трансформатора, а выход - с выводами для подключения па- грузки 14. Выход блока 10 управления подключен к управляющему входу ключа 8. Накопительный конденсатор 11 подключен к выходу низковольтного источника 1 питания через зарядный элемеит 12, расположенный со стороны общего вьаюда 1-н1::.кояольтпого источника 1 питания и дросселя 3. Первичная обмотка 6 повьпнаюн1сго трансфо|ь матора включена согласно последовательно с первичной обмоткой 5 и одним из выводов через разделительный диод 13 соединена с общим выводом зарядног О элемента 12 и накопительного конденсатора ;1.

Работу устройства удобно рассмотреть при двух значениях периода ко.чмутащ и ключа 8, а имепно: при периоде Т, равном периоду еобствепных колебаний зарядной н-е- пи накопительного конденеатора 4 (фиг. 2) и при периоде 0,5 Т (фиг. 3).

При включепии низковольтного источника 1 питания начинается колебательнь.;й заряд накопительного конденсатора 4 через дроссель 3. Напряжение lJ.i (фиг. 2) ;;а кондепсаторе 4 в пропессс заряда воч-- растает до максима.мьного значения Пилке,

2

превьпнающего напряжение источника 1 ни- тания в несколько раз в зависимости от .добротности зарядной пени, а затем начинает у.1еньн1аться в процессе нерезаряда

через дроссель 3 до значения Uhu«. Одновременно от источника 1 питания проис- хо;1ит заряд накопительпого конденсатора 1 1 через зарядный э. шмент 12 напряжением Uii (фиг. 2в). При подаче импульса Uin (фи1 . 26) управле1п- Я па управляющий вход

ключа 8, например, при минимальном значении напряжения IJu на конденсаторе 4 происходит разряд конденсатора 4 через ключ 8 на первичную обмотку 5 новы- ншющего трансформатора. В этот момент

j накопите. :ьный конденсатор 11 также начинает разряжаться через разделительпый диод 13 и ключ 8 на первичную обмотку 6 повышающего трап.еформатора. Вс.педствие |ротекания встречных токов в со1 ласно включенных первичных обмотках 5, 6 повы0 тающего трансформатора во вторичной обмотке 7 образуется высокочастотное затухаю щее напряжение U, (фиг. 2г) с амн;п-1тудой. пропорциопальпой разпости напряжений IJ.-, и Ji;, зозникаюпщх ча обмотках о и G в

момент коммутации. При равенстве .максимальных значений а.мнлитуд этих |1анряже- ний напряже1п-1е па вторичной обмотке 7 по- 15Ы1паюп1,его т)апсфорл атора и выход.1 ;ое панряжение высоковольтного источника (рактически равпы пулю. Прп этом каждое

Q из напряжений U. ч У.-; на обмотках 5 и 6 онределяе ся вс.личинами напряжегшй и и Ui, накопптелг;пых копденсаторах 4 и 1 1 в момент коммутации.

Постоянную времени заряда копдепсато- ра 1 1 выбирают так, чтобы при периоде

- коммутации Т, равном периоду собственных ко;1ебаний зарядной nein-; накопительпого кондепсат)ра 4, выходное папря- жепие высоковольтного источника было близким к ну;1ю.

При измепепии периода коммутации

Q к.;поча 8. напрпм( умепыпепип до значения 0,5 Т, разряд накогп-|тел1,пого конденсатора 4 в момепт коммутации происходит ири максима.чьном иа I-ICM 1)апряже- 1П1И и; (фиг. За). Соответствепно, увели

чивается и макси.мальная амплитуда высоковольтного панряжения IJ- (фиг. Зг) на ггоричной обмотке 7 повышающего трансформатора, поскольку папряжение L li (фиг. Зв) па накопительном конденсаторе 1 1 в момент коммутанпи остается нрежни.м

или етановится меньн1е в зависимости от соотноп1ения частоты коммутации и постоянной времени заря.ха конденсатора 11, т.е. разность напряжений па об.мбтках 5 и 6 увеличивается с увеличением папряжепия LJ.t в момет коммутации. В связи с этим ;акс Имальиая амп,.читуда высокочастотного на- пряжепия во вторичпой обмотке 7 повышающего трансформатора и, соответственно, выходное напряжение высоковольтного источника практически возрастают пропорционально напряжению U4.

Таким образом, минимальное значение выходного напряжения высоковольтного источника может быть установлено близким к нулю без относительно заметного снижения максимального его значения.

Зарядный элемент 12 может быть выполнен как в виде резистора, так и в виде последовательно включенных дросселя и диода. При использовании резистора происходит периодический заряд накопительного конденсатора 1 1 с постоянной времени, определяемой величина.ми сопротивления резистора зарядного элемента 12 и емкости конденсатора 11. При выполнении зарядного элемента в виде дросселя и диода происходит колебательн.ый заряд ко}1денсатора 1 1 до .максимального значения за время, определяемое четвертью периода колебаний резонансной цепи, состоящей из индуктивности дросселя зарядного элемента 12 и емкости конденсатора 11. Диод зарядного эле- ме}1та 12, включенный последовательно с дросселем этого элемента, не позволяет обратно разряжаться конденсатору 1 1 через дроссель 3 и источник I питания. Поэтому напряжение на конденсаторе 1 1 будет всегда равно максимальному значению, определяемому величиной напряжения источника 1 питания и добротностью зарядной цепи конденсатора 11.

Разделительный диод 13 служит для предотвращения возможности заряда конденсатора 1 1 от напряжения Уц i-a конденсаторе 4, которое в процессе работы может изменяться и принимать значения, превышающие напряжение источника 1 питания. Такое разделение цепей с помощью диода 13 обеспечивает заряд конденсатора 11 неизменно до одинакового значения (или меньщего, чем при коммутации с периодом Т) напряжения независимо от частоты коммутации ключа 8. Это способствует получению более высоки.х выходных напряжений в конце рабочего диапазона и расширению этого дианазона.

0

5

0

Формула изобретения

Высоковольтный регулируемый источник постоянного напряжения, содержащий импульсный преобразователь с дросселем и первым накопительным конденсатором, подключенным последовательно к выходу низковольтного источника нитания, и повышающим трансформатором,первая первичная обмотка, которого включена параллельно первому накопительно.му конденсатору через ключ, расположенный со стороны общего вывода низковольтного источника питания и первого накопительного конденсатора, выходной выпрямитель, вход которого СООДИН .Ч

с вторичной об.моткой повышающего трансформатора, а выход - с выводами л, is; подключения нагрузки, блок унравления, вы ход которого подключен к управляющему входу ключа, отличающийся тем. что. с целью рас1нирения дианазона регулирования выходного напряжения за счет снижен1 я минимального значения иоследне1 0, в пего введены второй накопительный кондонсаго х зарядный элемент и разделительный диод, а повыщаюн1ий трансформатор импульсного преобразователя снабжен второй не;)- вичной обмоткой, приче.м второй нако1П1- тельный конденсатор подключен к выходу низковольтного источника питания через зарядный элемент, расположенный со стороны общего вывода низковольтного источника питания и дросселя, а вторая нервич- 5 ная об.мотка повышающего трансформатора включена согласно последовательно с первой первичной обмоткой и одним из выводов через разделительный диод соединена с общим выводом зарядного э. 1емента и второго накопительного конденсатора.

5

0

Оад,,

1

ихП

фиг.З

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вторичным источникам питания высоковольтных приборов. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходного напряжения за счет снижения минимального значения последпе- | О. В импульсном преобразоватс.че 2 новы- нающий трансформатор снабжен BTOpoi i подвижной обмоткой 6, благодаря обеспечивается возможность создания в нем дополнительного магнитного потока, встречного по отноп1ению к основному потоку, создаваемому первой первичной обмоткой 5. ЭДС, под действием которой формируется размагничивающий ток в об.мотке 6, вырабатывается накопительным конденсатором 11 при заряде его от источника 1 питания через зарядный элемент 12. Изменение выходного напряжения источника осуществляется путем изменения периода коммутации ключа 8. Наличие встречного магнитного потока в повышаюи ем трансформаторе предопределяет снижение минимального значения выходного напряжения. 3 ил. Q (Л со о со о: а