Устройство для деления напряжения Советский патент 1992 года по МПК H02M3/18 

(Л

С

Применение: изобретение может быть использовано в качестве вторичного источника питания. Сущность: устройство содержит импульсный источник питания, к выходу которого через тиристор подключены нагрузка и последовательная цепь из чередующихся накопительных конденсаторов с зарядными диодами, а также две группы разрядных диодов, каждый из которых включен параллельно соответствующей паре из зарядного диода и накопительного конденсатора. Такое выполнение устройства повышает его надежность в работе за счет использования диодов с низким рабочим напряжением при наличии высоковольтного источника питания. Это расширяет функциональные возможности устройства. 1 ил.

Изобретение относится к области преобразования напряжения, в частности к устройствам деления напряжения.

Известно устройство для деления напряжения, содержащее импульсный источник питания, нагрузку, п накопительных конденсаторов, чередующихся с п-1 зарядными тиристорами, две г руппы по п разрядных тиристоров. Разрядные тиристоры первой группы имеют общий анод, а второй группы - общий катод, нагрузка включена между общими точками анодов и катодов разрядных тиристоров, а запуск тиристоров осуществляется посредством импульсного трансформатора, содержащего большое число обмоток (равное числу тиристоров).

Это устройство имеет следующие недостатки. Использование трансформатора, содержащего большое число обмоток,

значительно усложняет конструкцию схемы управления, увеличивает габариты и вес, снижает надежность устройства. Соединение разрядных тиристоров первой группы анодами, а второй группы катодами требует применения тиристоров с рабочим напряжением, значительно превышающим напряжение на каждом накопительном конденсаторе, что накладывает ограничение на применение устройства при повышенных (единицы-десятки кВ) напряжениях источника питания.

Известно устройство для деления напряжения, являющееся наиболее близким к изобретению, содержащее импульсный источник питания, нагрузку, п накопительных конденсаторов, чередующихся с п-1 зарядными полупроводниковыми диодами, ориентированными анодами к положительному

VI V|

00 00 00 00

выводу источника питания, две группы по п-1 разрядных полупроводниковых диодов, первая обкладка первого конденсатора подключена к положительному выводу источника, вторая обкладка п-го конденсатора подключена к отрицательному выводу источника, аноды разрядных диодов первой группы подключены к катодам соответствующих зарядных диодов, к анодам которых подключены катоды соответствующих разрядных диодов второй группы. Разрядные диоды первой группы имеют общий катод, соединенный с первым выводом нагрузки, разрядные диоды второй группы имеют общий анод, соединенный с вторым выводом нагрузки через дополнительный диод. Выводы нагрузки подключены к источнику питания, последовательно с нагрузкой включен управляемый ключ (тиристор) с узлом принудительной коммутации. Второй дополнительный диод подключен анодом ко второй обкладке n-го конденсатора, а катодом к первому выводу нагрузки.

Устройство характеризуется следующими недостатками. Поскольку разрядные диоды первой группы имеют общий катод, а разрядные диоды второй группы - общий анод, такое подключение приводит к применению в устройстве диодов с рабочим напряжением, значительно превышающим напряжение на каждом накопительном конденсаторе (практически оно должно быть . равно напряжению источника питания). Это накладывает существенное ограничение на применение устройства в случаях использования высоковольтного источника питания (единицы-десятки кВ) и резко ограничивает надежность устройства в целом.

Целью изобретения является разработка устройства для деления напряжения, характеризующегося расширенными функциональными возможностями и повышенной надежностью за счет снижения рабочего напряжения разрядных полупроводниковых диодов и возможности использования высоковольтных источников питания.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для деления напряжения, содержащем импульсный источник питания, нагрузку, п накопительных конденсаторов, чередующихся с п-1 зарядными полупроводниковыми диодами, ориентированными анодами к положительному выводу источника питания, две группы по п-1 разрядных полупроводниковых диодов, первая обкладка первого конденсатора подключена к положительному выводу источника, вторая обкладка n-го конденсатора подключена к отрицательному выводу источника, аноды

полупроводниковых разрядных диодов первой группы подключены к катодам соответствующих зарядных полупроводниковых диодов, к анодам которых подключены катоды соответствующих разрядных полупроводниковых диодов второй группы, при этом катод первого разрядного полупроводникового диода первой группы соединен с первым выводом нагрузки, а анод последне0 го разрядного полупроводникового диода второй группы соединен с вторым выводом нагрузки, согласно изобретению катоды разрядных диодов первой группы подключены к первым обкладкам соответствующих

5 конденсаторов, а аноды разрядных диодов второй группы подключены к вторым обкладкам последующих конденсаторов.

Особое подключение разрядных диодов анодами и катодами к соответствующим об0 кладкам конденсаторов позволило расширить функциональные возможности устройства и существенно повысить его надежность за счет возможности использования зарядных и разрядных

5 полупроводниковых приборов на напряжение, равное напряжению на одном накопительном конденсаторе, что позволяет использовать высоковольтные источники питания.

0 На чертеже представлена принципиальная электричская схема предлагаемого устройства.

Устройство деления напряжения содержит импульсный источник питания 1, на5 грузку 2, п накопительных конденсаторов 3, 4, 5 (п-3), зарядные полупроводниковые диоды 6 и 7 и две группы по (п-1)2 разрядных полупроводниковых диода (8, 9 - первой группы и 10,11 - второй группы соответст0 венно). Нагрузка 2 подключена к источнику 1 через управляемый ключевом элемент (тиристор) 12.

Катоды разрядных полупроводниковых диодов 8 и 9 подключены к первым обклад5 кам конденсаторов 3 и 4, причем катод диода 9 соединен с анодом диода 8, анод диода 9 соединен с первой обкладкой конденсатора 5, Катоды разрядных полупроводниковых диодов 10 и 11 соединены с вторыми об0 кладками конденсаторов 3 и 4 соответственно, причем катод диода 11 соединен с анодом диода 10, а анод диода 11 соединен с второй обкладкой конденсатора 5.

Зарядные полупроводниковые диоды 6

5 и 7 подключены анодами к вторым обкладкам конденсаторов 3 и 4 соответственно, катоды - к первым обкладкам конденсаторов 4 и 5 соответственно.

При подключении источника 1 к зарядной цепи, содержащей конденсаторы 3,4,5

и зарядные диоды 6 и 7, конденсаторы заряжаются последовательно до напряжения

-, где Е - напряжение источника 1, п IN

количество последовательно включенных конденсаторов. Диоды 8-11 включены при этом в обратном направлении и напряжение на каждом из них не превышает напряжения на одном конденсаторе.

При подаче импульса управления на тиристор 12 конденсаторы разряжаются через нагрузку 2. при этом напряжение на нагрузке составляет UH -j, т.е. равно напряжению на каждом конденсаторе. Диоды 8, 9, 10, 11 включены при этом в прямом направлении и обеспечивают параллельное под- ключение конденсаторов к нагрузке. Далее процесс заряда - разряда конденсаторов периодически повторяется.

Было проведено опробование предлагаемого устройства деления напряжения. При этом напряжение источника Е1 составляло 2 кВ, количество последовательно включенных конденсаторов (,1 мкФ) 5 шт. В качестве ключевого элемента 12 был использован тиристор 2У-234, в качестве зарядных и разрядных полупроводниковых приборов - диоды 2Д206Б. На нагрузке 2 (500 м) было получено напряжение, равное 400 В.

Результаты опробования подтвердили работоспособность устройства и его преимущества перед известными делителями напряжения, т.е. оно обладает повышенной надежностью в работе за счет использова

10

15

20

5

25

30

ния зарядных и разрядных диодов с низким рабочим напряжением при наличии высоковольтного источника питания.

Формула изоб-ретения Устройство для деления напряжения содержащее импульсный источник питания п накопительных конденсаторов, где чередующихся с п-1 зарядными полупро водниковыми диодами, ориентированными анодами к положительному выводу источника питания, и две группы по п-1 разрядных полупроводниковых диодов, причем первая обкладка первого конденсатора подключена к положительному выводу источника, вторая обкладка n-го конденсатора подклю чена к отрицательному выводу источника, аноды разрядных диодов первой группы подключены к катодам соответствующих зарядных диодов, к анодам которых подключены катоды соответствующих разрядных диодов второй группы, при этом катод первого разрядного диода первой группы соединен с первым выводом для подключения нагрузки, а анод последнего разрядного диода второй группы соединен с вторым выводом для подключения нагрузки, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, катоды разрядных диодов первой группы подключены к первым обкладкам соответствующих конденсаторов, а аноды разрядных диодов второй группы подключены к вторым обкладкам последующих конденсаторов.