Высоковольтный конвертор Советский патент 1980 года по МПК H02M3/335 

(54). ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ КОНВЕРТОР

.. , , 1 .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке высоковольтных вторичных источников питания.

Известно устройство 1, в котором стабилизация высокого напряжения осхшествляется по сети переменного тока, содержащее регулирующий элемент/ включенный в цепь первичной обмотки трансформатора, усилитель обратной связи со схемой .сравнения и делителем обратной связи по напряжению, связанным с вьтрямителем, питаемым от дополнительной обмЪтки трансформатора и резистором токовой обратной евязи,включенным в базу транзистора схемы сравнения.

Устройство имеет низкие массо-габаритные показатели и гальваническую СВЯЗЬ между входом и выходом, что не желательно для многих типов наtpyaoK. .

Устройство 2, содержащее инвертор с выходным трансформатором, высоковольтный выпрямитель с фильтром и стабилизатор напряжения, включенный в цепь питания инвертора, схема сравнения которого подключена к выпрямителю, связанному с дополнительной низковольтной обмоткой .выходного трансформатора, имеет низкую стабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки при его

5 малом уровне из-за влияния пара- зитных емкостей трансформатора.

Для ко1 шенсации подъема выходного напряжения в режиме холостого хр- да в устройстве 3 последовательно

10 с первичной обмоткой включен нелинейный дроссель, однако стабильность выходного напряжения у таких устройств низкая и, кроме того, постоянно включенный дроссель в первичную обмотку, понижает КПД в номинальном режиме.

Устройство 4, содержащее регулируемый инвертор со схемой сравнения, связанной с делителемнапря- 20 жения, подключенным к выходным выводам, имеет высокие выходные и массо-габаритные характеристики, но его вход гальванически связан с выходом. Наиболее близким техническим решением к предлагаемсму изобретению является устройство 51, которое содержит инвертор на силовых, транзисторах, выходной трансформатор, токовый датчик, включенный

30 последовательно с первичной обмоткойтрансформатора и, связанный с ним,узел управления, а также задающий генератор, подключенный к управляющим переходам силовых транзисторов. При высоковольтном выпрямителе на выходе устройства, устройство имеет низкую стабильность напряжения при изменении малых токов нагрузки, так как высокий подъем выходногЬ напряжения в режиме малых токов нагрузки определяется колебательным процессом-заряда пара.зитной емкости высоковольтной обмотки большими пиковыми токами при переключен

Целью изобретения является улучшение выходных характеристик устройства.

Цель достигается тем, что в высоковольтном конверторе, содержащем задающий генератор, связанный с силовыми транзисторами усилителя мощности и выходным трансформатором в первичную обмотку которого включе датчик тока, связанный со схемой управления, а также выходной высоковольтный выпрямитель с фильтром, средний отвод выходного трансформатора, через дополнительно введенные транзисторный, ключ переменного тока, RC-Цёпь и упомянуТь й датчик тока подключен к крайнему отводу этой обмотки, причем управляющий вход ключа связан со схемой управления.

На чертеже показана фун циональная схема предлагаемого конвертора.

Конвертор содержит задающий генератор 1, связанный с силовыми транзисторами 2, 3 усилителя мощности 4с выходным трансформато1)ом 5, в-первичную обмотку 6 которого включен датчик 7 тока со схемой управления 8, а также выходной высоковольтный выпрямитель 9 с фильтром, связанный с высоковольтной обмоткой 10, регулирующий транзистор 11, включенный последовательно с кс 4пенсирующим резистором 12 в це питания усилителя мощности, усилитель 13 обратной связи, связаннЕ й с делителем 14 напряжения, подключенным к дополнительному выпрямителю 15, соединенным с обмоткой трансформатора 16, при этом последовательно включённые транзисторный ключ 17 переменного тока, конденсатор 18 и резистор 19 подключены к среднему оЧводу первичной обмотки б трансформатора 5 и соответствующему выводу датчика 7 тока.

Устройство работает следующим образс.

Постоянное напряжение поступает на регулирующий элемент 11 и через низкоомный компенсирующий резистор 12 поступает на усилитель могцности 4, преобразующий постоянное и стабильное напряжение в переменное прямоугольной формы, которое повышается до нужного уровня обмоткой

10и выпрямителем 9. Сигнал обратной связи поступает с низковольтной обмотки 16 через выпрямитель 15, резистор 12 и делитель 14 на усилитель 13 обратной связи, который

управляет рехулирующим элементом

11стабилизатора. Напряжение возбужтЦения на транзисторы 2, 3 усилителя мощности 4 поступает с задающего

генератора 1. Для исключения подъема

0 высокого напряжения при малых токах нагрузки, с датчика 7 тока поступает малый токовый сигнал на схему управления 8. При малом токе в нагрузке, схема управления 8 открывает ключ 17.

5 В момент, исключающий сквозные токи, когда транзисторы 2 и 3 закрыты, паразитная емкость 10 обмотки Сп разряжается через половину первичной обмотки б, ключ 17 и Rt -цепочку

0 18, 19. Поскольку включение транзисторов 2 и 3 происходит на разряженную, паразитную емкость Сп то колебательный процесс и контуре (паразитнйе емкость С и индуктивность обмотки 10) резко уменьшается по амплитуде и уменьшается подъем высокого напряжения малых токах нагрузки. Так как. паразитная емкость Ср, имеет заряд противоположный заряду конденсатора 18, то разряд емкости С протекает за единицы микросекунд, что особенно важно в конверторах повышенной частоты. Схема управления 8 настраивается так, что работает только при малых

5 токах нагрузки. В режиме номинальных токов нагрузки схема управления 8 отключает ключ 17 и он не влияет на работу конвертора.

Выполненный таким образом конверQ тор имеет высокую стабильность при малых токах нагрузки, при высоком КПД в номинальном режиме нагрузки.

Предлагаемое устройство позволяет строить источники ЛБЕ, и т.п. по бестрансформаторным схемам с полной гальванической развязкойсети от электродов ЛЕВ. Так как ключ 17 и конденсатор 18 работают в легких режимах и устройстве с напря)11ением 7 .кВ и мощностью 100 Вт, ключ может быть выполнен на малогабаритных маломощных диодах, транзисторе и малогабаритном конденсаторе. В качестве ключа 17 вместо четырех диодов и транзистора .возможно при5. менение двух диодов и двух тиристоров..

Формула изобретения

Высо.ковольтный конвертор, содержащий задающий генератор, связанный с сильными транзисторами усилителя мощности и выходньм трансформатором, а первичную обмотку которого вклю