Высоковольтный стабилизатор напряжения Советский патент 1989 года по МПК G05F1/56 H02M3/335 

(21)4254261/24-07

(22)03.06.87

(46) 15.05.89. БЮЛ. У 18 (72) Н.И.Дуплин, С.Р.Иванов и С.Е.Писарчук (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Электронная техника в автоматике/ Под ред. Ю.И.Конева, М.: Радио и связь, 1984, вып, 15, с. 71.

Высокоэффективные источники и системы вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. М.: МДНТП, 1983, с.6.

(54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным стабилизаторам напряжения, и может быть использовано для питания ионных пушек, дуоплазматронов, рент- геновских источников. Цель изобретения - снижение массогабаритных показателей и упрощение. Каждый из конверторов 1.1-1,2п регулирующего ор-. гана 1 обеспечивает двухпозиционную

Изобретение относится к электротехнике ,в частности, к высоковольтным стабилизаторам напряжения, и может быть использовано для питания ионных пушек, дуоплазматронов, рентгеновских источников. Цель изобретения - снижение массогабаритных показателей и упрощение. Каждый из конверторов 1.1...1.2п регулирующего органа 1 обеспечивает двухпозиционную стабилизацию мгновенных значений выходного тока. Выходные токи всех конверторов 1.1...1.2п равны между собой, поскольку на управляющий вход каждого из них поступает один и тот же сигнал управления с выхода узла 5 обратной связи. Нерегулируемые преобразовательные ячейки 2.1...2.2п, работающие синхронно и синфазно, обеспечивают формирование прямоугольных токовых импульсов на вторичных обмотках трансформаторов 3.1...3.2п, которые объединены в две группы с целью получения двухфазного переменного напряжения, необходимого для работы умножителя 4 напряжения. Соединение вторичных обмоток трансформаторов 3.1...3.2п с общим выводом позволяет уменьшить межобмоточную изоляцию, что приводит к снижению массогабаритных показателей стабилизатора. 1 ил.

с/

стабилизацию мгновенных значений выходного тока. Выходные токи всех конверторов 1.1-1.2п равны между собой, поскольку на управляющий вход каждого из них поступает один и тот же сигнал управления с выхода узла 5 обратной связи. Нерегулируемые преобразовательные ячейки 2,,2п, работающие синхронно и синфазно, обеспечивают формирование прямоугольных токовых импульсов на вторичных об1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным стабилизаторам напряжения средней и большой мощности, и может быть использовано для питания ионных пушек, дуоплазматронов, рентгеновских источников, ламп обратной волны и др.

Цель изобретения - снижение массогабаритных показателей и упрощение высоковольтного стабилизатора напряжения.

На чертеже изображена принципиальная схема высоковольтного стабилизатора напряжения.

Высоковольтный стабилизатор напряжения содержит регулирующий орган 1, выполненный в виде регулируемых одно- тактных транзисторных конверторов 1.1-1.2п с двухпозиционным регулированием тока, входы которых соединены параллельно и образуют вход регулирующего органа,подключенный к входным выводам. Выходы однотактных конверторов 1.1-1.2п, образующие выходы регулирующего органа 1, подключены к соответствующим входам нерегулируемых преобразовательных ячеек 2.1-2.2п, выполненных с выходными трансформаторами 3.1-3.2п. Вторичные обмотки трансформаторов 3.1-3.2п через выпря- мительно-фильтрующий узел, выполненный в виде симметричного двухфазного умножителя 4 напряжения, подключены к выходным выводам. Узел 5 обратной связи входом подключен к выходным выводам, а выходом - к управляющему входу регулирующего органа 1, с которым соединены управляющие входы однотактных конверторов 1.1-1.2п

мотках трансформаторов 3,1-3,2п, которые объединены в виде группы с целью получения двухфазного переменного напряжения, необходимого для работы умножителя 4 напряжения. Соединение вторичных обмоток трансформаторов 3.1-3«2п с общим выводом позволяет уменьшить межобмоточную изоляцию, что приводит к снижению массогабаритных показателей стабилизатора. 1 ил.

0

Выходные обмотки трансформаторов 3.1-З.п путем параллельного и синфазного соединения объединены в отдельную группу, аналогично объединены

и выходные обмотки трансформаторов 3(п+1)-3(2п). Обе группы обмоток своими разноименными выводами подключены к противофазным входам симметричного умножителя 4 напряжения, а сво бодными выводами соединены с общим выводом стабилизатора. Высокопотенциальный выход умножителя 4 напряжения подключен к соответствующему высокопотенциальному выходному выходу ста билизатора, с которым соединен также узел 5 обратной связи.

Каждый из конверторов 1i содержит входной конденсатор 6, транзисторный ключ 7, обратный диод 8, резистивный датчик 9 тока, сглаживающий дроссель 10, пороговый узел 11 сравнения и элемент 12 гальванической развязки. Резистивный датчик 9 выходного тока включен последовательно с дросселем 10 и соединен с одним из входов порогового :узла 1 1 сравнения, выход которого соединен с управляющим входом транзисторного ключа 7, а второй вход через элемент 12 гальванической

0 развязки подключен к управляющему входу регулирующего органа 1 .

Высоковольтный стабилизатор напряжения работает следующим образом. Каждый из конверторов 1.1-1.2п

5 обеспечивает двухпозиционную стабилизацию мгновенных значений выходного тока, при этом амплитуда переменной составляющей тока зависит только от зоны гистерезиса порогового узла 11

0 сравнения и не зависит ни от уровня

5

пульсаций питающего напряжения, ни от уровня напряжения на входах преобразовательных ячеек. Величина выходного тока конвертора определяется только значением управляющего напряжения на выходе элемента 12 гальванической развязки. При одинаковых коэффициентах передачи указанных элементов выходные токи всех конверторов равны между qo6on, поскольку на вход каждого из элементов поступает один и тот же сигнал управления с выхода узла 5 обратной связи.Нерегулируемые преобразовательные ячейки конверторов 2.1-2.2п, работающие синхронно и синфазно, обеспечивают формирование на вторичных обмотках повышающих трансформаторов 3.1-3.2п прямоугольных токовых импул сов. Величина тока, протекающего по вторичной обмотке каждого трансформатора, зависит только от величины тока конвертора.

Суммарный выходной ток каждой из групп обмоток обеспечивает симметричную работу умножителя 4 напряжения без появления переменной составляющей напряжения, обусловленной неодинаковостью входных токов умножителя.

Всякое изменение выходного напряжения стабилизатора приводит к изменению сигнала рассогласования, снимаемого с выхода узла 5 обратной связи, что обуславливает такое изменение выходного тока каждого из конверторов 1.1-1.2п, которое необходимо для поддержания выходного напряжения стабилизатора на заданном уровне.

Использование в регулирующем органе 1 ряда однотактных конверторов 1.1-1.2п с двухпозиционным регулированием мгновенных значений выходного тока позволяет не только параллельно объединить обмотки трансформаторов, но и устраняет влияние нестабильности или пульсаций питающего напряжения на аналогичные характеристики выходного напряжения. При этом узел 5 обратной связи может быть сделан как угодно инерционным без ухудшения стабильности выходного напряжения по возмущению со стороны питающей сети.

Разбивка всех ячеек на две группы с одинаковой токовой способностью позволяет применить в предлагаемом стабилизаторе симметричный умножитель напряжения, что существенно i (почти в 4 раза) уменьшает внутренне сопротивление умножителя и размах переменной составляющей напряжения на его выходе.

Строгой симметрии обеих групп преобразовательных токовых ячеек в предлагаемом стабилизаторе не требуется,

JQ так как даже при неполной симметрии двух групп токовых регуляторов пульсации на выходе умножителя оказываются существенно меньшими, чем при работе умножителя от двух групп регуляторов

5 напряжения с тем же процентом несим- метрии. Это происходит потому, что передача энергии в нагрузку от каждой группы токовых регуляторов происходит независимо друг от друга из-за вы0 ходного сопротивления регуляторов тока, вследствие чего автоматически выравнивается выходное напряжение обеих групп регуляторов тока.

Все трансформаторы 3.1-3.2п сое5 динены своими вторичными обмотками с точкой нулевого потенциала, поэтому максимальное напряжение между обмотками определяется только величиной выходного напряжения, снимаемого со

о вторичной обмотки трансформатора. Так как данное напряжение меньше выходного напряжения на высокопотенци- альном выходе всего устройства в К раз, где К - коэффициент умножения умножителя 4, напряжения соответственно и межобмоточная изоляция в трансформаторах предлагаемого стабилизатора рассчитывается на меньшее в К раз пробивное напряжение, чем в стабилизаторе - прототипе. Соответственно при одинаковой мощности трансформаторов масса и габариты последних в предлагаемом стабилизаторе значительно меньше, чем в известном, особенно тогда, когда выходное напряжение стабилизатора составляет десятки или сотни киловольт.

Формула изобретения Высоковольтный стабилизатор напря0 жения, содержащий регулирующий орган, выполненный в виде регулируемых однотактных транзисторных конверторов с двухпозиционным регулированием тока, входы которых соединены параллельно

5 и образуют вход регулирующего органа, подключенный к входным выводам, выходы однотактных конверторов, образующие выходы регулирующего органа, подключены к сооветствующим входам

5

0

5

нерегулируемых преобразовательных ячеек, каждая из которых выполнена с выходным трансформатором, причем вторичные обмотки трансформаторов через выпрямительно-фильтрующий узел подключены к выходным выводам, с которыми соединен вход узла обратной связи, выходом подключенный к управляющему входу регулирующего органа, с которым соединены управляющие входы указанных однотактных конверторов, о т- личающийся тем, что, с целью снижения массогабаритных показателей и упрощения, выпрямительно- фильтрующий узел выполнен в виде

симметричного двухфазного умножителя напряжения, а число преобразовательных ячеек и однотактных конверторов- четное, причем выходные обмотки трансформаторов ячеек объединены в две группы, состоящие из одинакового числа обмоток, соединенных внутри группы параллельно и синфазно, кроме

обмоток объединены между собой и соединены с общим выводом, а другие разноименные выводы групп обмоток подключены к противофазным входам симметричного двухфазного умножителя напряжения.