Устройство для управления высоковольтным источником электропитания Советский патент 1991 года по МПК H02M7/48 

& ел

Ј СО ел

00

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления высоковольтным источником электропитания с резонансным трансформатором.

Целью изобретения является повышение КПД высоковольтного источника электропитания.

На фиг.1 представлена схема уст- Q ройства; на фиг.2 - диаграммы работы.

Устройство для управления высоковольтным источником электропитания содержит широтно-импульсный модулятор 1, подключенный выходом через первый 5 инвертирующий элемент 2 к первому Входу первого элемента ИЗ, низковольтный источник 4 питания, выходом соединенный с входом широтно-импульсного модулятора 1 и первым входом ре- 20 яонансного трансформатора 5, выход Которого через выпрямитель 6 соединен с выходной шиной, задающий генератор 7, а также ключ 8 и второй инверти- ругащий элемент 9, нуль-орган 10 тока, 25 реверсивный асинхронный счетчик 11, Генератор 12 одиночных импульсов, первый 13, второй 14 и третий 15 D-триггеры, второй элемент И 16, первый 17, второй 18, третий 19 и чет- 30 вертый 20 элементы ИЛИ и запускающий Ключ 21, своим выходом подключенный к первому входу генератора 12 одиночных импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента ,с ИЛИ, к второму входу которого присоединен выход второго инвертирующего элемента 9. Выход задающего генератора 7 соединен с вторым запускающим входом генератора 12 одиночных им- . до пульсов, С-входом первого D-триггера 13, вторым входом первого элемента И 3 и п+2 входом второго элемента ИЛИ 18. Прямой выход второго D-триггера 14 подключен к переключающему входу д5 реверсивного асинхронного счетчика 11 и третьему входу первого -элемента И 3, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ 19. Инверсный выход второго 10 триггера 14 соединен с собственным D-входом, С- входом третьего D-триггера 15 и с первым входом второго элемента И 16. Инверсный выход первого D-триггера 13 соединен с его собственным D-входом, а прямой выход - с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ 19. Выход первого элемента

ИЛИ 17 подключен к синхронизирующему входу широтно-импульсного модулятора

Iи к R-входам реверсивного счетчика

IIи каждого из трех 13 - 15 D-триг- геров. Выход широтно-импульсного модулятора 1 соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ 20 и через ключ 8 подключен к первому выходу нуль-органа тока 10, второй выход которого соединен с первым входом трансформатора 5. Выход нуль-органа тока 10 соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ 20, выход которого подключен к С-входу второго 14 D- триггера. Инверсный выход третьего 5 D-триггера подключен к п+1 входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго элемента

НЕ 9, п входов второго элемента ИЛИ 18 соединены соответственно с п выходами реверсивного асинхронного счетчика 11.

D-вход третьего 15 D-триггера соединен с выходом низковольтного источника 4 питания, а выход третьего элемента ИЛИ 19 подключен к С-входу реверсивного счетчика 11.

Устройство работает следующим образом.

При включении оператором запускающего ключа 21 генератор 12 одиночных импульсов формирует импульс запуска широтно-импульсного модулятора 1 (фиг.2а), синхронизированный с тактовой последовательностью, вырабатываемой задающим генератором 7 (фиг.2д). Он запускает широтно-импульсный модулятор 1, который формирует линейно- нарастающее напряжение, сравниваемое с управляющим напряжением (фиг.2б) При равенстве напряжений формируется передний фронт импульса, открывающего ключ 8 (фиг.2в). За время (t, t) открытого состояния ключа 8 трансформатор 5 накапливает магнитную энергию а затем ключ 8 закрывается и начинаются свободные затухающие колебания тока в первичной обмотке (фиг.2г). Передний фронт импульса с выхода широтно-импульсного модулятора 1 устанавливает второй D-триггер 14 в 1 (фиг.2ж), а счетчик 11 - в режим сложения. По окончании этого импульса на вход С счетчика 11 поступает тактовая последовательность с выхода задающего генератора 7 (фиг.2з). Счетчиком 11 производится счет количестша импульсов nt, соответствующих длительноети 1/4 периода свободных колебаний, который заканчивается формированием импульса на выходе нуль-органа 10 тока (фиг.2е).

Этим импульсом второй D-триггер 14 (далее триггер управления) устанавливается в О (фиг.2ж). Одновременно третий D-триггер 15 (далее триггер считывания) устанавливается в 1. (фиг.2к). Элемент И 3 запрещает прохождение тактовой последовательности с выхода задающего генератора 7 (фиг.Зз). Счетчик 11 переключается в режим вычитания, а на его С-вход поступает тактовая последовательность с выхода первого D-триггера 13 (далее триггера-делителя) (фиг.2и). Выходы счетчика 11 последовательно устанав.- ливаютсяв О (фиг.2л,м,..,,н). При установке в О всех разрядов счетчика формируется импульс запуска, который запускает широтно-импульсный модулятор 1 и устанавливает в исходное состояние триггер 15 считывания (фиг.2о).

На счетчике 11 сохраняется режим вычитания и производится счет количества импульса ПЈ с выхода триггера- делителя 13, которое соответствует интервалу (t, .) от запуска широт- но-импульсного модулятора 1 до срабатывания ключа 8. На выходах счетчика t1 емкостью N формируется код N-n.

По переднему фронту импульса с выхода ииротно-импульсного модулятора 1 процесс повторяется аналогично описанному: срабатывает триггер 14 управления, устанавливается режим сложения счетчика 11, который в процессе счета наполняется, автоматически устанавливается в исходное состояние и продолжает счет п, на выходе счетчика 11 формируется код , триггер 14 управления устанавливается в О, триггер считывания устанавливается в 1, счетчик 11 переходит в режим вычитания и производит счет до момента установки всех его выходов в состояние О, вырабатывается импульс запуска широтно-импульсного модулятора 6.

Таким образом, в предлагаемом высоковольтном источнике электропитания осуществлена оптимизация режима работы источника по максимуму КПД при изменении импеданса нагрузки, расширен динамический диапазон установки вы-

ходного напряжения, улучшена линейность модуляционной характеристики.

Формула изобретения

, Устройство для управления высоко- вольтным источником электропитания, состоящим из низковольтного источника питания, резонансного трансформа

5

0

тора, ключа и выпрямителя, содержащее широтно-импульсный модулятор, соединенный выходом через первый инвертирующий элемент с первым входом первого элемента И, управляющий вход широтно-импульсного модулятора предназначен для подключения к выходу низковольтного источника питания, задающий генератор и второй инвертирующий элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, в него введены нуль-орган тока, реверсивный асинхронный счетчик, генератор одиночных импульсов, первый, второй и третий D-триггеры, второй элемент И,

5 первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ и запускающий ключ, выход которого соединен с первым запускающим входом генератора одиночных импульсов, первый вход первого эле0 мента ИЛИ соединен с выходом генератора одиночных импульсов, а второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом второго инвертирующего элемента, выход задающего генератора соединен с вторым запускающим входом генератора одиночных импульсов, С-вхо- дом первого D-триггера, вторым входом первого элемента И, прямой выход второго D-триггера подключен к переклю0 чающему входу реверсивного асинхронного счетчика и третьему входу первого элемента И, выход которого соединен с входом третьего элемента ИЛИ, инверсный выход второго D-триггера соединен

5 с собственным D-входом, С-входом третьего триггера и с первым входом второго элемента И, инверсный выход первого D-триггера соединен с его собственным D-входом, а прямой выход - с

0 вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен к синхронизи- руюцему входу широтно-импульсного мо5 дулятора, к R-входам реверсивного асинхронного счетчика и каждого из трех D-триггеров, выход широтно-импульсного модулятора соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ и

5

предназначен для подключения к управляющему входу ключа, входы нуль-органа тока предназначены для подключения в цепь ключа и резонансного трансформатора, выход нуль-органа тока соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к С-входу второго D-триггера, второй элемент ИЛИ n-входами соединен соответственно с выходами реверсивного асинхронного счетчика, (n+1)-ft вход

второго элемента ИЛИ соединен с инверсным выходом третьего D-триггера, а (п+2)-й вход - с выходом задающего, генератора, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом второго инвертирующего элемента, D-вход третьего D-триггера соединен с управляющим входом широтно-импульсного модулятора, а выход третьего элемента подключен к С-входу реверсивного асинхронного счетчика.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления высоковольтным источником электропитания с резонансным трансформатором. Цель изобретения - повышение КПД высоковольтного источника электропитания. Контролируя переход тока резонансного трансформатора 5 через ноль нуль-органом тока 10, формируют синхронизирующие импульсы для управления широтно-импупьсным модулятором 1. При этом синхронизирующие импульсы совпадают с моментами перехода через ноль тока резонансного трансформатора 5. Формирование импульсов управления .силовым ключом 8 синхронизирование с частотой задающего генератора 7. 2 ил.