Устройство для импульсного питания Советский патент 1991 года по МПК H03K3/53 

1

Изобретение относится к технике импульсного питания оборудования ускорителей заряженных частиц и может быть использовано для формирования мощных импульсов тока со стабильной амплитудой, в частности для модуляции тока в разрядной камере ионного источника.

Целью изобретения является повышение КПД устройства за счет уменьшения в нем потерь энергии 1.

На фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для импульсного питания содержит последовательно соединенные первый индуктивный накопитель 1, источник 2 стабильного тока, датчик 3 тока с вход ом-выход ом. Выход датчика 3 соединен с входом первого ключа 4, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока 5 управления. Второй и третий выходы блока 5 соединены с управляющими входами импульсного источника 6 напряжения, первая шина которого соединена с первой выходной шиной 7. Управляющий вход источника 2 стабильного тока соединен с выходом задатчика 8 тока. Устройство содержит также датчик 9 напряжения, пороговый элемент 10, второй индуктивный накопитель 11, регулируемый

Ј

sj

ел

Јъ СП

источник 12 напряжения, диод 13, второй ключ 14 и усилитель 15. Между первой и второй выходными шинами 7 и 16 включен датчик 9 напряжения, выход которого через пороговый элемент 10 соединен с управляющим входом второго ключа 14. Выход ключа 14 соединен с катодом диода 13, вторым выводом первого индуктивного на- .- копителя 1 и через второй индуктивный накопитель 11 подключен к второй шине импульсного источника 6 напряжения и выходу первого ключа 4. Вход второго ключа 14 соединен с первым выводом источника 12, второй вывод которого подключен к аноду диода 13 и вход-у датчика 3 тока. Управляющий вход источника 12 напряжения соединен с выходом усилителя 15, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам задатчика 8 тока и датчика 3 тока. Импульсный источник 6 напряжения может быть выполнен на последовательно соединенных втором диоде 17 и тиристоре 18. Диод 17 шунтирован емкостным накопителем 19. Анод диода t7 и катод тиристора 18 являются соответственно входом и выходом источника 6. Анод диода 17 соединен с его катодом через последовательно соединенные катушку 20 индуктивности, выпрямитель 21 и анод-катод второго тиристора 22. Управляющие входы первого и второго тиристоров 18, 22 являются соответствующими управляющими входами источника 6 напряжения. Позицией 29 обозначена нагрузка.

14754504

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент t0 0 тиристоры 18, 22, ключ 14 и диод 13 закрыты, а ключ 4 открыт. На интервале tc- t,, источник 23 напряжения замкнут через индуктивные накопители 1

И 11, ТОКИ 14И ijKOTOpbDC (СМ, фИГ.

2а, б) равны и поддерживаются на заданном уровне при помощи цепи отрицательной обратной связи, замкнутой с выхода датчика 24 тока через усилитель 25 на управляющий вход 15 источника 23 напряжения и задатчика 8 тока. На этом же интервале временя импульсом генератора 28 блока 5 управления происходит включение тиристора 22 и осуществляется резонансный заряд емкостного накопителя 19 от выпрямителя 21 через катушку 20 индуктивности.. В момент Ц импульсом элемента 27 задержки происходит включение тиристора 18 и подключение напряжения емкостного накопителя 19 через выходные шины 7, 16 к нагрузке. Это приводит к поджигу дуги в разрядной камере источника ионов нагруэ- ки (см. фиг. 2Ь) и быстрому нарас20

25

30

танию тока г

и

При достижении то35

ком 1И значения тока гг накопителя 11 ключ 4 запирается, а ток 12 переводится в цепь нагрузки. Далее током 1г , равном току 1„ , осуществляется быстрый разряд емкостного накопителя 19 и отпирание диода 17. С появлением тока Јн , т.е. появлением сигнала на

выходе датчика 9 напряжения, происходит срабатывание порогового эле- АЛ мента 10. При этом включается ключ 14. Таким образом, с момента включения ключа 14 в устройстве образуются два контура регулирования токов - тока i, накопителя t и тока ie накопитвИсточник 2 стабильного тока может быть выполнен на последовательно соединенных источнике 23 напряжения и втором датчике 24 тока, выходы

выходе датчика 9 напряжения, происходит срабатывание порогового эле- АЛ мента 10. При этом включается ключ Таким образом, с момента включения ключа 14 в устройстве образуются дв контура регулирования токов - тока i, накопителя t и тока ie накопитв

которых являются соответственно пер- ля 11. Причем ток 1г , равный току

вым и вторым выходами источника 2 стабильного тока. Управляющий вход источника 23 напряжения и второй выход датчика 24 тока подключены соответственно к выходу и первому входу второго усилителя 25, второй вход которого является управляющим входом источника 2 стабильного тока.

Блок 5 управления может быть вы1Н , поддерживается на заданном уровне за счет усилителя 25 и йсточ ника 12 напряжения, а ток i, медлен но спадает, так как U,Ua (см. -Q фиг. 2g, e ). На данном интервале 1гк 1, + 1Э (см. фиг 2г). Под дей ствием цепи отрицательной обратной связи напряжение U, источника 23 быстро достигает максимального зна

танию тока г

и

При достижении то

ком 1И значения тока гг накопителя 11 ключ 4 запирается, а ток 12 переводится в цепь нагрузки. Далее током 1г , равном току 1„ , осуществляется быстрый разряд емкостного накопителя 19 и отпирание диода 17. С появлением тока Јн , т.е. появлением сигнала на

выходе датчика 9 напряжения, происходит срабатывание порогового эле- мента 10. При этом включается ключ 14. Таким образом, с момента включения ключа 14 в устройстве образуются два контура регулирования токов - тока i, накопителя t и тока ie накопитвля 11. Причем ток 1г , равный току

1Н , поддерживается на заданном уровне за счет усилителя 25 и йсточ- - ника 12 напряжения, а ток i, медленно спадает, так как U,Ua (см. фиг. 2g, e ). На данном интервале 1гк 1, + 1Э (см. фиг 2г). Под действием цепи отрицательной обратной связи напряжение U, источника 23 быстро достигает максимального зна

Изобретение относится к технике импульсного питания оборудования ускорителей заряженных частиц и мо.жет быть использовано для формирования мощных импульсов тока со стабильной амплитудой, в частности для модуляции тока в разрядной камере ион-, ного источника. Цель изобретения - повышение КПД устройства за счет уменьшения в нем потерь энергии. Устройство содержит индуктивный на- . копитель 1, источник 2 стабильного тока, датчик 3 тока, ключ 4, блок 5 управления, импульсный источник 6 напряжения, задатчик 8 тока, датчик 9 напряжения и пороговый элемент 10. Введение индуктивного накопителя 11, регулируемого источника 12 напряжения, диода 13, ключа 14 и усилителя 15 позволяет повысить КПД устройства за счет уменьшения потерь энергии до суммы энергии, потребляемой источниками 2 и 12. 2 ил. g (Л

полнен на последовательно соединен- чения. В момент t импульсом зламен- ных элементах 26, 27 задержки и re- та 26 задержки происходит включение нераторе 28, выходы которых являют- ключа 4, который шунтирует нагрузку. ся соответствующими выходами блока 5 Это приводит к прекращению тока 1Н

управления.

в нагрузке, переключению порогового

фие.1