Преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1989 года по МПК H01L25/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано I в высоковольтном источнике питания с коммутацией уровней выходного напряжения, работающем на емкостную нагрузку.

Цель нзобретения - уменьшение массОгабаритных показателей, повышен КПД и надежности,

На фиг.1 приведено предлагаемое устройство, собранное из 8 ячеек дву типов; на фиг.2 - ячейка, вьтолнен- ная в виде платы печатного монтажа с размещенными на ней элементами; на фиг.З - принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.4 - временные диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство включает Ш-образный се дечник трансформатора 1, первичную обмотку 2, размещенную на среднем ст.ержне сердечника трансформатора 1, четыре ячейкн 3 первого типа и четыр ячейки 4 второго типа, нанизанные на средний стержень сердечника трансформатора 1. Выводы + и - (четные ячейки соединяются с нечетными) соединены проводом 5 о Каждую группу четных и нечетных ячеек пронизывает трансформатор 6 связи, вьтолненный в виде двух цилиидрических стержней, две части первичной обмотки 7 которого соединены последовательно, а. секции вторичной обмотки 8 приклей- ваются с обеих сторон к основанию ячеек 3 и 4. Секции вторичной обмотки трансформатора 6 изолируются от первичной трубкой 9 из диэлектрика. Изоляцию первичной обмотки от вторичной трансформатора I обеспечивет находящийся в зазоре между обмотками слой компаунда (после заливки устройства компаундом).

Ячейка (фиг.2) состоит из платы 10 печатного монтажа, в которой имеются отверстие 11 для сердечника трансформатора 1, отверстие I2 для стержня трансформатора 6, окна 13 предназначены для размещения высту- пающих при сборке устройства элементов соседней ячейки. На плате размещена .бескаркасная секция 14 вторичной обмотки трансформатора 1 и две секции 8 вторичной обмотки трансфор- матора 6 связи, два выпрямительных столба 15, две фильтрующие емкости 16, два выравнивающих резистора 17 цепей управления разрядными ключами

18. Каждая плата имеет контактные площадки + и - для припайки проводников прн сборке устройства Секции обмоток 14 и 8 приклеиваются к плате, а их выводы соединяются с электрической схемой при помопщ пайки. Оба типа ячеек отличаются друг от друга зеркальным расположением отверстий 13 и разрядных ключей 18 относительно оси 19.

Схема (фиг.З) содержит первичную обмотку 2 и вторичные обмотки 14 трансформатора 1. Каждая из вторичны обмоток соединена с соответствующей схемой умножителя, собранного на выпрямительных столбах 15 и фильтрующих емкостях 16. Параллельно фильтрующим емкостям подключены разрядные ключи 18 со своими цепями управления, состоящими из выравнивающего резистора 17 и секции вторичной обмотки 8 траисформатора 6 связи, дре части первичной обмотки 7 которого соединены последовательно.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в некоторый начальный момен времени фильтрующие емкости 16 разряжены, и, следовательно, напряжение

и

|ых

на выходе устройства равно

нулю. В момент времени t, на пер- вичную обмотку трансформатора I поступает переменное напряжение U с формой импульса меандр и с амплитудой, нарастающей по экспоненте (фиг.4). За интервал времени t,, t ( мкс) происходит быстрый заряд фильтрующих емкостей 16. На выходе устройства устанавливается уровень постоянного напряжения ( кВ), пропорциональный коэффициенту преобразования входного напряжения.

В момент времени t поступление импульсов переменного напряжения на вход устройства прекращается и с задержкой, равной интервалу времени t3, t, на первичную обмотку 7 трансформатора 6 связи подается управляющий сигнал и v|np (пачка импульсов с высокой частотой следования). Разрядные ключи 18 открываются и за интервал времени t, tj происходит полный разряд фильтрующих емкостей 16. В момент времени t поступление управляю щих импульсов прекращается и с задержкой, равной интервалу времени t, t,, на вход устройства может снова быть передано напряжение. Длительность час515

тоты следования, амплитуда импульсов на выходе устройства определяются параметрами входного переменного напряжения и частотой следования пачек импульсов.

Предложенная конструкция благодаря размещению ячеек по обе стороны пространства от сердечника и наличию в основаниях ячеек окон для размещения элементов соседних ячеек позволяет ввести в состав каждой конструктивной ячейки разрядный ключ, имеющий наибольшую габаритную высоту, и при этом полностью использовать окно сердечник так как расстояние между основаниями ячеек в основном определяется толщино секций вторичной обмотки трансформатора, что позволяет jTieHbrnHTb габариты сердечника и потери в нем, а следова- тельно, уменьшить массогабаритные показатели всего устройства и повысить его КПД, Применение в устройстве сердечника, состоящего из Ш-образны частеЯ при небольших габаритах сер- дечника, позволяет получить на выходе устройства большую импульсную мощность. Конструкция устройства обеспечивает высокую плотность упаковки элементов в единице объема, причем расстояние между элементами увеличивается с ростом разности потенциала между ними.

Введение в схему устройства разрядных ключей для разряда фильтруюоцчх емкостей позволяет осуществить не только быстрый разряд фильтрующих емкостей, но и емкости внешней нагрузки, подключенной к выходу устройства (например, емкости анода трубки типа пенетрон).

Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет три функции: преобразование переменного напряжения в постоянное, форсированный заряд и разряд фильтрующих емкостей и емкое- ти внешней нагрузки, С учетом того, что указанные функции обычно выполня

5 0

О

з

5

09,

ются 2-3 отдельными узлами, предлагаемое устройство позволяет более чем в 2-3 раза улучшить массогабаритные показатели. Введение в состав ячейки разрядного ключа, подключенного параллельно каждой фильтрующей емкости, позволяет исключить элементы, выравнивающие напряжения на каждом закрытом разрядном ключе (резисторы, стабилитроны), так как функции этих элементов вьтолняет ЭДС каждой секции вторичной обмотки трансформатора, что позволяет дополнительно уменьшить габариты устройства и повысить его надежность.

Формула изобрет-ения

1.Преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор, включающий первичную и многосекционную вторичную обмотки, каждая секция которой составляет вместе с соответствующим ей выпрямителем и фильтрующей емкостью отдельную конструктивную ячейку, имеющую общее плоское основание, на котором размет щены элементы ячеек, причем все ячейки размещены на общем сердечнике, отличающийся тем, что,

с целью уменьшения ма; согабаритных показателей, повышения КПД и надежности, все ячейки размещены на среднем стержне сердечника, состоящего из двух Ы-образных частей так, что все четные ячейки расположены по одну сторону сердечника, все нечетные - по другую сторону от него, а в основаниях ячеек выполнены окна для размещения элементов соседних ячеек, выходящих за габариты,

2,Преобразователь по п,1, о т - личающийся тем, что для разряда фильтрукяцей емкости каждая ячейка снабжена разрядным ключом и элементами управления им, размещеины- ми также на основании ячейки.

8

V Т 15 11 10

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высоковольтном источнике питания с коммутацией уровней выходного напряжения, работающем на емкостную нагрузку. Цель изобретения - уменьшение массогабаритных показателей, повышение КПД и надежности. Конструкция благодаря размещению ячеек 3 и 4 по обе стороны пространства от сердечника 1 и наличию в основаниях ячеек окон для размещения элементов соседних ячеек позволяет ввести в состав каждой конструктивной ячейки разрядный ключ и при этом полностью использовать окно сердечника, так как расстояние между основаниями ячеек будут определяться толщиной секций вторичной обмотки трансформатора, что позволяет уменьшить габариты сердечника и потери в нем. Применение в устройстве сердечника, состоящего из двух Ш-образных частей при небольших габаритах сердечника позволяет получить на выходе устройства большую импульсную мощность. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

фиг.З

Редактор A„Шандор

Составитель О.Наказная Техред М.Дидык

Заказ 7050/53

Тираж 696

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Рауг; ::ая наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

v,

t K5

ts

Корректор О.Кравцова

Подписное