Высоковольтный стабилизированный источник питания Советский патент 1987 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится х электротехнике и предназначено для использования при реализации электроснабжен;ия электроннолучевых трубок видоискателей передающих камер и видеоконтрольных приспособлений телевизионных систем с первичным источником напряжения постоянного тока, гальванически развязанным от корпуса.

Цель изобретения - уменьшение длительности переходного процесса при скачкообразном изменении тока нагрузки.

I

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема: предлагаемого стабилизированного источника питания.

Устройство содержит импульсный регулятор.напряжения, состоящий из последовательно включенных блока опорного напряжения с балластным резистором 1, стабилитроном 2 и потенциометром 3, усилителем 4 постоянного тока (УПТ), ключевого преобразователя напряжения в импульсный ток с транзисторами 5-7 и резисторами 8 и 9 и преобразователя постоянного напряжения в переменное с резистором Ю, транзистором 11, конденсатором

12и высоковольтным трансформатором

139 имеющим первичную 14 и первую 15 и вторую 16 вторичные обмотки, В состав устройства входят также диодно- конденсаторный умножитель 17. напряжения, вспомогательный узел 18 выпрямления и фильтрации (удвоитель- сумматор) , выполненный по схеме удвоения напряжения с диодами 19 и 2.0

и конденсаторами 21 и 22, делитель напряжения, выполненный на резисторах 23 и 24, трансформатор 25 обратной связи (ОС) по току с первичной 26 и вторичной 27 обмотками и сглаживающие резистор 28 и конденсатор 29. Позициями 30 и 31 на схеме обозначены выводы для подключения первичного источника напряжения постоянного тока, позициями 32 и 33 - выводы для подключения нагрузки, позицией 34 - вывод для подачи синхроимпульсов.

Питающий вход регулятора напряж - ния, выполненного на элементах 1-16, соединен с вьшодами 30 и 31. Вход диодно-конденсато1рного умножителя 17 напряжения,соединен с вторичной обмоткой 15 высоковольтного трансформатора. 13 через первичную обмотку 26

трансформатора 25 ОС. Вывод 32 соединен с выходным потенциальным выводом умножителя 17 напряжения, а вывод 33с соответствующим выводом вторичной обмотки 15 высоковольтного трансформатора 13 и шиной нулевого потенциала. Сглаживающие резистор 28 и конденсатор 29 включены параллельно первичной обмотке 26 трансформатора 25 ОС. Вторичная обмотка 27 последнего и вторичная обмотка 16 высоковольтного трансформатора 13 включены последовательно-противофазно и

соединены с входом вспомогательного узла 18 выпрямления и фильтрации, выход которого через делитель 23-24 напряжения подключен к управляющему входу импульсного регулятора напряжения, т.е. к сигнальному входу УПТ 4. Устройство работает следующим образом.

Напряжение питающей сети постоянного тока п подается на выводы 30

и 31. При этом на опорный (неинвертирующий) вход УПТ 4 поступает напряжение, снимаемое с выхода блока опорного напряжения, т.е. с выхода потен- циометра 3. На выходе УПТ 4, а следовательно, и на базе транзистора 7 имеет место максимальное напряжение. Однако при Отсутствии синхроимпульсов между выводами 31 и 34 транзисторы 5-7 и 11 закрыты. При этом первичная обмотка 14 высоковольтного трансформатора 13 обесточена и выходное напряжение на выводах 32 и 33 отсутствует. В рабочем режиме на базу транзистора 5 поступают сидхроимпульсы

положительной полярности, частота и длительность которых определяется стандартом разложения телевизионного сигнала передающей камеры. Во время импульса транзисторы 5-7 и 11 открываются. Базовый ток транзистора 11 определяется выходным напряжением вых 4 сопротивлением R. резистора 9 и коэффициентом усиления по току В., транзистора 7

50

аы. 4

В

&41

R.

При открьюании .транзистора 11 через первичную обмотку 14 высоковольт- gg ного трансформатора 13 начинает протекать ток, который возрастает во времени примерно по линейному закону, достигая максимума к koHny синхроимпульса. Скорость нарастания тока, а

следовательно, и максимальный ток к концу импульса определяются величино входного напряжения Е,, , индуктивностью первичной обмотки 14 трансформатора 13 и величиной сопротивления коллектор-эмиттер открытого транзистора 11, которое изменяется в зависимости от его базового тока. При окончании синхроимпульса транзисторы 5-7 и 11 закрываются и первичная обмотка 14 трансформатору 13 отключается от первичного источника напряжения. При этом в контуре, образованном индуктивностью первичной обмотки 14 трансформатора 13, паразитными емкостями его обмоток и конденсатором 12, возникают затухающие гармонические колебания, начальная амплитуда которых пропорциональна амплитуде тока в первичной обмотке 14 при окончании синхроимпульса. Параметры трансформатора 13 и конденсатора 12 выбираются таким образом, что контур имеет резонансную частоту, совпадающую с частотой повторения синхроимпульсов. Поэтому при поступлении на базу транзистора 5 синхроимпульсов на первичной обмотке 14 трансформатора 13 формируется синусоидальное напряжение, амплитуда которого при постоянном

пит

пропорциональна амплитуде им

пульса коллекторного тока транзистора 11. С вторичной обмотки 15 трансформатора 13 переменное напряжение синусоидальной формы подается на вход диодно-конденсаторного умножителя 17 напряжения. Умножитель 17 осуществляет умножение, выпрямление и сглаживание переменного напряжения, поступающего со вторичной обмотки 15 трансформатора 13. На выходе умножителя 17 обеспечивается высокое напря- жение постоянного тока, величина которого равна амплитуде напряжения на вторичной обмотке 15 трансформатора 13, умноженной на коэффициент умножения умножителя 17.

В процессе эксплуатации высоковольтных источников питания выходное напряжение может изменяться при изменении входного питающего напряжения и тока нагрузки.

Для стабилизации выходного напряжения источника питания при измене- НИИ питающей сети и тока нагрузки используется цепь ОС, состоящая из вторичной обмотки 16 высоковольтного трансформатора 13, сглаживающей RC

0

0

5

0

5

0

5

g

0

цепочки с резистором 28 и конденсатором 29, трансформатора 25, вспомогательного узла 18 выпрямления и фильтрации и делителя 23-24 напряжения. Действие ОС заключается в следующем.

Первичная обмотка 26 трансформатора 25 ОС подключена к вторичной обмотке 15 высоковольтного трансформатора 13 последовательно с умножителем 17, поэтому через нее и RC-цепоч- ку 28-29 протекает ток подзаряда.конденсаторов умножителя 17. Подзаряд конденсаторов происходит каждый период, айплитуда тока подзаряда пропорциональна току нагрузки. В связи с этим через первичную обмотку 26 трансформатора 25 и резистор 28 течет импульсный ток, амплитуда которого пропорциональна току нагрузки. С вторичной обмотки 27 трансформатора 25 снимается переменное напряжение, амплитуда которого также пропорциональна току нагрузки. РезистсГр 28 обеспечивает регулировку амплитуды напряжения, конденсатор 29 сглаживает импульсы напряжения, приближая их форму к синусоидальной. Вторичная обмотка 27 трансформатора 25 включена последовательно и в противофазе с вторичной . обмоткой 16 высоковольтного трансформатора 13. Разностное напряжение этих обмоток подается на вспомогательный узел 18 выпрямления и фильтрации. На выходе последнего обеспечивается постоянное напряжение, равное сумме амплитуд первой и второй половин периода входного переменного напряжения.

Рассмотрим процесс стабилизации выходного напряжения Е при изменении питающей сети.

При увеличении напряжения Е питающей сети увеличивается амплитуда переменного напряжения на первичной 14 и вторичной 15 обмотках высоковольтного трансформатора 13 и увеличивается выходное напряжение Е g на выходе умножителя 17 и источника питания в целом. Одновременно увеличивается напряжение на вторичной обмотке 16 трансформатора 13, а следовательно, и постоянное напряжение на выходах вспомогательного узла 18 выпрямления и фильтрации и резистивного делителя 23-24. С выхода делителя 23-24 напряжение ОС подается на сигнальный ин- вертируннций вход УПТ 4. Выходное напряжение ЗТТТ 4 уменьшается, уменьшая импульсньй ток транзистора 11, что.

в свою очередь, приводит к уменьшению переменного напряжения на первичной обмотке 14 трансформатора 13 и восстановлению напряжения Е, на выходе источника питания.. Точность стабилизации определяется в основном коэффициентом усиления УПТ 4.

При уменьшении питающего напряжения Е происходит уменьшение пере- менного напряжения на первичной обмотке 14 трансформатора 13 и нькодного напряжения Е . „ источника питания.

О DI л

Одновременно уменьшаются напряжения на вторичной обмотке трансформато- ра 13, а также на выходах вспомогательного узла 18 выпрямления и фильтрации и делителя 23-24, Выходное напряжение УПТ 4 увеличивается, увеличивая импульсный ток транзистора 11, что, в свою очередь,, приводит к увеличению переменного напряжения на первичной обмотке 14 трансформатора 13 и восстановлению напряжения Е, на выходе источника питания. I

Рассмотрим процесс стабилизации выходного напряжения Ед, -при изменении тока нагрузки.

При возрастании тока нагрузки уменьшается выходное напряжение Egj,,,,, однако вследствие увеличения тока подзаряда конденсаторов умножит еля 17 увеличивается напряжение на первичной 26, а следовательно, и на вторичной 27 о бмотках трансформатора 25 ОС, Вторичная обмотка 27 трансформатора 25 включена последовательно-противофазно с вторичной обмоткой: 16 трансформатора 13, причем напряжение вторичной ОС обмотки 16 трансформатора 13 в рабочем режиме значительно больше напряжения ОС вторичной обмотки 27 трансформатора 25, При этом увеличение напряжения ОС по току на вторичной об- мотке 27 трансформатора 25 приводит к уменьшению суммарной амплитуды переменного напряжения ОС на входе вспомогательного узла 18 выпрямления и фильтрации и, как следствие, на вы- ходах делителя 23-24, Выходное напряжение УПТ 4 возрастает, что вызывает возрастание импульсного тока транзистора 11, обусловливающее, в свою очередь, возрастание амплитуды переменного напряжения на первичной обмотке 14 трансформатора 13 и восстановление напряжения Е на выходе источника питания.

При уменьшении тока нагрузки выходное напряжение Е возрастает. Одновременно уменьшается ток подзаряда первого конденсатора умножителя 1 7 и напряжение ОС на первичной 26 и вторичной 27 обмотках трансформатора 25. При этом суммарная амплитуда напряжения ОС, подаваемая на вход вспомогательного узла 18 выпрямления и фильтрации, увеличивается. Происходит возрастание напряжения на выходах узла 18 и делителя 23-24. Выходное напряжение УПТ 4 уменьшается, уменьшая импульсный ток транзистора 11, При этом амплитуда переменного напряжения в первичной обмотке 14 трансформатора 13 уменьшается и выходное напряжение источника питания восстанавливается.

Предлагаемьм источник питания имеет малую суммарную постоянную времени цепи ОС, так как суммирование сигналов ОС по напряжению и току осуществляется непосредственно на переменном токе и цепь ОС имеет общий удвоитель- сумматор, состоящий из двух последовательно включенных накопительных конденсаторов, которые являются общими для обоих сигналов. Это обстоятельство позволяет значительно уменьшить постоянную цепи ОС источника питания, а следовательно, уменьшить время переходного процесса (время установления напряжения) при скачкообразном изменении тока нагрузки.

Формула изобретения Высоковольтный стабилизированный источник питания, содержащий импульсный регулятор напряжения, соединенный питающим входом с выводами для подключения первичного источника напряжения постоянного тока и снабженный выходным высоковольтным трансформатором, диодно-конденсаторный умножитель напряжения, вход которого соединен с первой вторичной обмоткой высоковольтного тр ансформатора через первичную обмотку трансформатора обратной связи, выводы для подключения нагрузки, один из которых соединен с выходным потенциальным выводом умножителя напряжения, а другой - с со. ответствуюш 1м выводом первой вторичной обмотки высоковольтного трансформатора и с шиной нулевого потенциала, вспомогательный узел выпрямления и фильтр- рации, вькод которого через делитель напряжения подключен к управляющему

входу импульсного регулятора напряжения, отличающийся тем, что, с Целью уменьшения длительности. переходного процесса при скачкообразном изменении тока нагрузки, в него введены сглаживающие резистор и конденсатор, высоковольтный трансформатор снабжен второй вторичной обмоткой, а вспомогательный узел выпрямления и фильтрации выполнен по схеме

Q

удвоения напряжения, причем сглаживающие резистор и конденсатор включены параллельно первичной обмотке трансформатора обратной связи, а вторичная обмотка последнего и вторая вторичная обмотка высоковольтного трансформатора включены последова- тельно-противофазно и соединены с входом вспомогательного узла выпрямления и фильтрации.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания высоковольтной радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - уменьшение длительности переходного процесса при скачкообразном изменении тока нагрузки. В устройство введены сглаживающие резистор 28 и конденсатор 29, обеспечивающие форму сигнала обратной связи по току, близкую к синусоидальной. Высоковольтньй -Трансформатор 13 снабжен второй вторичной обмоткой 16, а вспомогательный узел 18 выпрямления и фильтрации выполнен по схеме удвоения напряжения. Данный источник питания имеет малую суммарную постоянную времени цепи обра тной связи, так как суммирование сигналов обратной связи по напряжению и току осуществляется непосредственно на переменном токе, а накопительные конденсаторы 21, 22 узла 18 являются общи-. ми для обоих сигналов. 1 ил. с (Л 0JJ ОО СО .4: СО Е