Сглаживающий фильтр Советский патент 1988 года по МПК H02M1/14 

8, 12 обеспечивает в широком диапа зо- не значений токов нагрузки, практически до нулевого значения, при минимальном падении напряжения высокий коэффициент сглаживания, а также защиту как нагрузки, так и источника

питания от протекания через них бопь- ших токов путем перевода за короткий промежуток времени титрона 1 в запертое состояние путем снятия напряжения с его ускоряющего электрода. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных источниках питания различного назначения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, увеличение коэффициента сглаживания и повышение надежности. Устройство состоит из основного элемента, включающего титрон I, is в катодную цепь которого включен резистор 2, интегрирующей цепочки из резистора 3 и конденсатора 4 , включенной параллельно активному элементу, и катодного повторителя 5, включен- цого параллельно активному элементу и включаюп(его титрон 6 и источники напряжения 7, 8. Для обеспечения защиты используется делитель напряжения на резисторах 9, 10, входом подключенный параллельно активному элементу, а выходом - к ускоряющему электроду титрона 11 защиты. Источник напряжения 12 обеспечивает подачу отрицательного потенциала на управляюпу й и экранирующий электроды титрона 11. Резистор 13 является коллекторной нагрузкой титрона 11. Введение дополнительных титронов 6 в катодном повторителе 5, титрона 11, делителя напряжения и источников напряжения 7, (Л Од со 1 I ФЧ. f

1

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных источниках питания различного назначения.

Цель изобретения - расширение фун- функциональных возможностей, увеличение коэффициента сглаживания и повышение надежности.

На фиг.1 приведена функциональная схема сглаживающего фильтра; на фиг. 2- характеристика фильтра.

Сглаживающий фильтр состоит из активного элемента, включающего титрон 1 , в катодную цепь которого включе) резистор 2, интегрирующей цепочки, образованной резистором 3 и конденсатором 4, подключенной своим входом параллельно активному элементу, катодного повторителя S, состоящего из титрона 6 и двух источников 7 и 8 напряжения на резисторах 9 и 10, подключенного своим входом параллельно активному элементу, а выходом - к ускоряющему электроду титрона 11 защиты, источника 12 напряжения, подающего отрицательный потенциал на управляющий и экранирующий электроды титрона 11 защиты, и резистора 13, включенного между выходом интегрирующей цепочки и входом повторителя и явля ющегося также коллекторноГт нагрузкой титрона II защиты. Между выводами для подключения нагрузки 14 включен конденсатор 15, а между выводами для подключения источника 16 питания включен конденсатор 17.

Фильтр работает следующим образом

При протекании тока в нагрузке 14 на фильтре создается падение напряжеНИН, которое, будучи переданным через каг(5лн(1й повторитель 5, устанавливает напряжение на ускоряющем элек- трЬде ппрона 1 такой величины, кото

o

5

0

5

рая 1ребуется в соответствии с характеристиками титрона 1 f ( ) для поддержания тока нагрузки в источник 16 питания - нагрузка 14 - активный элемент фильтра. При этом потенциал коллектора титрона 1 примерно равен потенциалу его ускоряющего электрода, так как титрон 6 катодного повторителя 5 работает с небольшим отрицательным смешением (-2.,.20 В) управляющего электрода относительно катода, а ток управляющего электрода титроня 6 и ток коллектора запертого титрона 11 весьма малы, поэтому на резисторах 3 и 13 не создается большого падения напряжения. Резистор 2 включен в катодную цепь титрона 1 для создания небольшого смещения за счет протекающего через фильтр рабочего тока нагрузки. Это смещение (порядка 2-5 В) и режим

- Kt

и

VCK

обеспечивают очень малый

5

0

5

0

ток ускоряющего электрода титрона 1 (примерно на три порядка меньше 1юл) что позволяет титрону 6 повторителя 5 работать в облегченном режиме (при токе катода порядка 1 мЛ и напряжении источника питания несколько боль- ще 1000 В).

Дан иллюстрации режимов работы титрона I на фиг.2 приведены его вольт-амперные характеристики - зависимости тока коллектора Пкол) о напряжения на коллекторе (U,o ) и от напряжения на ускоряющем электроде (UVCK ) Там же для сравнения показа- нм пуктирной линией коллекторные (обычное название - анодные) характеристики пентода. При медленном изменении тока нагрузки (например, уменьшении рабочая точка переходит из точки в в точку в по кривой 1кол f(U4;ck) (пунктирная 1пп1ия).

Внутреннее сопротииленне титрона при этом состанлиет величину порядка 2 кОм. По переменным составляющим на в(:1соких частотах внутреннее сопротивление определяется коллекторно характеристикой 1 кол f(.T), потому что вследствие фильтрующего действия интегрирующей цепочки переменное напряжение на ускоряющем электроде титрона 1 практически отсутствует. Для работы схемы крайне важна независимость тока лампы от потенциала коллектора, т.е. большое внутреннее динамическое сопротивление. Именно величина этого сопротивления определяет эффективность фильтра. При подаче запирающего потенциала на управляющий электрод увеличивается потенциал коллектора. Чтобы скомпенсировать влияние потенциала коллектора на катодный ток, запирающий потенциал подается также на экранирующий электрод. Таким образом, компенсация повьаиающего- ся потенциала коллектора отрицатель ным потенциалом экранирующего электрода означает чистое управление титрона при сохранении высокого значения динамического сопротивления, которое в рабочей области характертьс- |ТИк составляет сотни кОм, а коллек- торные характеристики поэтому почти горизонтальны.

В области средних частот вследствие неполной фильтрации интегрирующей цепочкой некоторая часть переменного потенциала коллектора оказывается на ускоряющем электроде титрона, и внутреннее сопротивление принимает среднее значение между сотнями кОм и 2 кОм. Граничная частота, на которой внутреннее сопротивление становится малым и практически равным сопротивлению на постоянном токе, определяется постоянной времени интегрирующей 1 1

цепочки

(jJ

ZP - г

RjC

Отрезки Q

и «Я в на коллекторных характеристиках титрона соответствуют участкам высокого динамического сопротивления титрона и определяют величину допустимой отрицательной амплитуды пульсации, соответствующей уменьшению напряжения источника питания. При уменьшении тока амплитуда пульсаций обычно уменьшается и отмеченное выше обстоятельство позволяет уменьшить падение напряжения на фильтре, а значит повысить его КПД. Предельное значение ко-

эффициента подавления пульсаций в области очень высоких частот (начиная с той частоты, на которой емкост- с ное сопротивление, шунтирующее тит- рон 1, становится равным его активному динамическому сопротивлению) определяется емкостным делителем, образованным проходной емкостью титрона 1 Q И емкостью С,- .

При использовании высоковольтных нагрузок возможны пробои, причем они могут быть довольно частыми, и при этом необходимо защищать как нагруз- 15 ку от протекания большого тока в течение длительного времени, так и сам источник питания. В роли такого защитного элемента выступает тот же титрон 1, который за очень короткий 20 промежуток времени можно перевести в запертое состояние путем снятия напряжения с ускоряющего электрода.

Эту функцию выполняет каскад защиты, собранный на титроне 11, причем 25 его управляющий и экранирующий электроды имеют отрицательный потенциал от источника 12, достаточный для надежного запирания титрона 11 при нормальной работе фильтра. При пробое в 30 нагрузке резкое повышение потенциала коллектора титрона 1 передается через резисторы 9 и 10 делштеля на ускоряющий электрод титрона 11 и открывает его. Снижение вследствие этого потенциала коллектора титрона 11 передается через повторипель 5 на ускоряющий электрод титрона 1 и запирает его.

Таким образом, титрон 1 с помощью титрона 11 защиты выполняет функцию электронного коммутатора, быстро отключая нагрузку от источника питания, если в ней произошел пробой. Резистор 3 интегрирующей цепочки и резис- 45 тор 9 должен быть высоковольтным,

так как при пробое в нагрузке на них падает все выходное напряжение источника питания.

35

40

Формула изобретения

0,

500 WOO CPU 7.2

ВН11ИПИ Заказ 990/56

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ду второго титрона, вывод положительной полярности второго источника напряжения подключен к аноду второго титрона, а вьшод отрицательной полярности - к входному выводу источника питания.

,. Г

ф

/

f/,6

Тираж 665

Подписное