Высоковольтный стабилизирующий источник напряжения постоянного тока Советский патент 1989 года по МПК G05F1/46 

31

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для исполь- зонания при реализации вторичного :электропитания радиоэлектронной ап- паратуры с поК)Ппенным питающим напряжением.

Цель .изобретения - обеспечение глубокой плавной регулировки выходного напряжения и повышение надежности работы.

На фиг. 1 представлена функциональная схема высоковольтного стабилизирующего источника напряжения постоянного тока; иа фиг.2 - временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу.

Устройство содержит вьшрями- тельные секции l.l-l.-n (например, с напряжениями 500 В), обратные диоды 2,1-2.п, коммутирующие фототранзйс- торные ключи 3.1-З.п, световоды 4.1- 4.П, п - канальньй формирователь-распределитель 5 импульсов управления с п-ступенчатым параметрическим стабилизатором напряжения, состоящим из балластного резистора 6 и опорных стбилитронов 7.1-7.П, и светоизлучающи ми компараторами 8.1-8.П, датчик 9 выходного напряжения, генератор 10 пилообразного напряжения и сумматор

11о На схеме обозначены также выводы

12и 13 для подключения первичной сети переменного тока и выводы 14 и

15 для подключения нагрузки. Входы в прямительных секций 1.1-1,п соединен с выводами 12 и 13, а выходы через коммутирующие фототранзисторные ключи 3.1-З.п включены последовательно между выводами 14 и 15. Каждый из обратных диодов 2.1-2.П подключен к полюсам соответствующей из выпрямительных секций 1.1-1,п через один из коммутирующих фототранзисторных ключей 3.1-3.п. Вход датчика 9 выходного напряжения соединен с выводами 14 и 15, Выходы п-канального формирователя-распределителя 5 импульсов управления (выходы светоизлучающих кс .;т1араторов 8.1-8.п) при помощи све ТОВОД015 4.1-4.П подключены к управляющим входам коммутирующих фототранзисторных ключей 3.1-З.п. Входы сумматора 11 соединены с выходами генератора 10 пилообразного напряжения и датчика 9 выходного напряжения. Пер входы светоизлучающих компараторов /8.1-8.и подключены к выходу сумматора 11, а вторые входы - к соответст

0

5

0

5

30

40

45

50

55

вующим выходам п-ступенчатого параметрического стабилизатора напряжения (к общей шине -и катодам соответствующих опорных стабилитронов 7,1-7.п). Параметрический стабилизатор напряжения (элементы 6, 7.1-7.п) обеспечивает п фиксированных- уровней опорных напряжений, оТличанлцихся друг от друга на величину р. На выходе сумматора 11 образуется пилообразное напряжение на подставке. Уровень подставки в зависимости от величины напряжения обратной связи может изменяться от нуля до значения верхнего уровня опорного напряжения параметрического стабилизатора, при этом амплитуда пилообразного напряжения остается неизменной и равной р.

Принцип работы устройства основан на сравнении уровня выходного напряжения и сумматора 11 с уровнями опорных напряжений светоизлучающих ,компараторов 8.1-8.п. На фиг. 2а по- казан момент сравнения пилообразного напряжения U (уровень подставки близок к нулю) с первым уровнем опорного напряжения. При этом на вы ходе компаратора 8.1 формируются световые импульсы (фиг. 2б), которые через световод 4.1 воздействзпот на коммутирующий фототранзисторный ключ 3.1. На время действия светового импульса ключ 3.1 открывается и напряжение вьшрямительной секции 1.1 прикладывается к нагрузке (фиг. 2в). При повьщ1ении уровня напряжения подставки сравнение пилообразного наЬря- жения и происходит со следующим ур.овнем опорного напряжения (фиг.2г). При этом на выходе компаратора 8.2 формируются световые импульсы, а на выходе компаратора 8.1 идет непрерывное излучение (фиг. 2д). В этдм случае напряжение Ugj,yHa нагрузке складыва ется из непрерывного напряжения выпрямительной секции 1.1 и импульсного напряжения выпрямительной секции 1.2 (фиг. 2е). На фиг. 25, е пунктиром показаны формы выходного напряжения Ug,;(npH наличии LC- фильтров в цепи нагрузки. Дальнейшее повьш1ение уровня напряжения подставки .ведет к поочередному включению всех выпрямительных секций l.Hl.n, причем переход каждой секции из выключенного состояния в полностью включенное происходит в широтно-им- пульсном режиме. Такое включение поровку выходного напряжения Ч от нуля до суммарного значения напряжения всех последовательно соединенных выпрямительных секций 1.1-1.п. Зависимость уровня напряжения подставки от величины напряжения обратной связи превращает верхнюю из включенных выпрямительных секций в следующий ШИМ- стабилизатор.

Использование конструктивно простой реализации п-канального формирователя-распределителя 5 импульсов управления предопределяет повьппенную эксплуатационную надежность данного стабилизирующего источника напряжения

Формула изобретения

1. Высоковольтный стабилизирующий источник напряжения постоянного тока содержащий п выпрямительных секций, входы которых соединены с выводами для подключения первичной сети переменного тока, а выходы через коммутирующие ключи включены последовательно между выводами для подключения нагрузки, п обратных диодов, каждый, из которых подключен к полюсам соответствующей выпрямительной секции через один из Коммутирующих ключей, датчик выходного напряжения, вход которого соединен с выводами для

формирователь-распределитель импульсов управления, выходы которого подключены к управляющим входам коммутирующих ключей,отличающий- с я тем, что, с целью обеспечения глубокой плавной регулировки выходного напряжения и повышения надежности работы, в него введены генератор пилообразного напряжения и сумматор, а п-канальный формирователь-распределитель импульсов управления вьшолнен в виде п-ступенчатого параметрического стабилизатора напряжейия, и h выходных компараторов, причем входы сумматора соединены с выходами генератора пилообразного напряжения и датчика выходного напряжения, первые

входы компараторов подключены к выходу сумматора, а входы - к соответствующим выходам п-стуренчато- го парамет1 1ческого стабилизатора напряжения .

2. Стабилизирующий источник по п. 1, отличающийся тем, что выходные компараторы п-канального формирователя-распределителя импульсов управления и коммутирующие ключи выполнены в виде соответственно све- тоизлучателей и фотоприемников, попарно оптически связанньпс при помощи световодов.

ИЗОБРЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ, В ЧАСТНОСТИ К ИСТОЧНИКАМ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ. ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЛУБОКОЙИТ ПЛАВНОЙ РЕГУЛИРОВКИ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНИТОСТИ РАБОТЫ. СИЛОВОЙ КАНАЛ УСТРОЙСТВА СОСТАВЛЯЮТ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ СЕКИТЦИИ 1.1-1.П, ВКЛЮЧАЕМЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ЧЕРЕЗ КОММУТИРУЮЩИЕ ФОТОТРАНЗИСТОРНЫЕ КЛЮЧИ 3.1-3.П И СНАБЖЕННЫЕ ОБРАТНЫМИ ДИОДАМИ 2.1-2.П. В КОНТУР УПРАВЛЕНИЯ ВХОДЯТ ДАТЧИК 9 ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, ГЕНЕРАТОР 10 ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, СУММАТОР 11, П - КАНАЛЬНЫЙ ФОРМИРОВАТЕЛЬ-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ 5 ИМПУЛЬСОВ УПРАВЛЕНИЯ С П - СТУПЕНЧАТЫМ ПАРАМЕТРИЧЕСКИМ СТАБИЛИЗАТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ 5, СОСТОЯЩИМ ИЗ РЕЗИСТОРА 6 И ОПОРНЫХ СТАБИЛИТРОНОВ 7.1-7.П И СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИМИ КОМПАРАТОРАМИ 8.1-8.П, А ТАКЖЕ СВЕТОВОДЫ 4.1-4.П. НА ВЫХОДЕ СУММАТОРА 11 ОБРАЗУЕТСЯ ПИЛООБРАЗНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ НА "ПОДСТАВКЕ". УРОВЕНЬ "ПОДСТАВКИ" В ЗАВИСИМОСТИ ОТ НАПРЯЖЕНИЯ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ МЕНЯЕТСЯ ОТ НУЛЯ ДО ВЕРХНЕГО УРОВНЯ ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ СТАБИЛИЗАТОРА. В ПРОЦЕССЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ИМЕЕТ МЕСТО ПООЧЕРЕДНО-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ ВВЕДЕНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ СЕКЦИЙ 1.1-1.П, ПРИ ЭТОМ ВКЛЮЧЕНИЕ КАЖДОЙ ИЗ НИХ ПРОИСХОДИТ В ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ, А ВЕРХНЯЯ ИЗ ВКЛЮЧЕННЫХ СЕКЦИЙ ЯВЛЯЕТСЯ ШИМ - стабилизатором. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.