Высоковольтный стабилизатор напряженияпОСТОяННОгО TOKA Советский патент 1981 года по МПК G05F1/58 

1

Изобретение oTHocigrcH к системам регулирования электрических величин О частности к стабилизаторам напряжения постоянного тока, и предназначено для использования в источниках электропитания различных устройств, например электронных микро.скопов и электроннолучевых устано-, вок.

Известен стабилизатор напряжения постоянного тока компенсационного типа, включакяций выпрямитель, регулирующий элемент, делитель напряжения 1. Схемное решение данного стабилизатора обеспечивает восстановление выходного напряжения после воздействия коротких замьшаний.

Однако он обладает существенными недостатками: не может быть использван при напряжениях свыше 50 мВ вви.ду значительного-усложнения электрической схемы и не обеспечивает необходимую стабильность напряжения -требуемую от источников питания электронных микроскопов и электроннолучевых установок.

Наиболее близким из известных источников является высоковольтный (стабилизатор: напряжения постоянного тока содержащий включенный последовательно в силовую шину регулирующий элемент, управляющим входом соединенный с выходом усилителя, делитель напряжения, соединенный входами с выводами для подключения нагрузки, а .средней точкой - с одним из выводов источника опорного напряжения в виде гальваническогоэлемента 2.

Данный .стабилизатор обеспечивает

0 высокую стабильность выходного напряжения (), может быть использован при. напряжении свыше 50 кВ, но обладает существенным недостатком длительным временем (30-40 мин) вос5становления выходного напряжения по стабильности, нарушаемой в результате перегрузок по току и коротких замыканий и цепи нагрузки (например, в электронной пушке). Этот недоста0ток Ьбусловлён тем, что при увеличеНИИ тока, проходящего через источник опорного напряжения, выполненный на ртутно-цинковых элементах, в тысячи раз (в результате перегрузок по току и коротких замыканий) происходит длительный дрейф опорного напряжения ртутно-цинковых элементов, что ..приводит к дрейфу высокого напряжения на выходе, а следовательно, и к на0рушению его стабильности. При этом.

нарушается-стационарный работы питаемого устройства, например, электронного микроскопа, что, в свою очередь, приводит к больЕ1Шм непроизводительным затратам рабочего времени операторов на вынужденные перерывы в работе, на повторную настройку прибора.

Цель изобретения - повышение точности стабилизации путем сокращения времени восстановления стабильности выходного напряжения после воздействия перегрузок и коротких замцканий

Указанная цель достигается тем, что в высоковольт.ном стабилизаторе, введено реле, обмотка возбуждения которого включена через тумблер, меду выходом усилителя и низковольтны выводом .делителя напряжения, средняя точка которого соединена с одни выводом дополнительного введенного стабилитрона, второй вывод которого через размыкающий контакт реле ,соединен с входом усилителя, соединенного также, через замыкающий контакт реле с источником опорного напряжения .

На чертеже представлена электрическая схема высоковольтного стабилизатора напряжения постоянного тока.

Стабилизатор содержит регулирующий злемент 1, выход которого подключен к делителю 2 напряжения, соединенного низковольтны1 1 выводом с одним концом обмотки 3 возбуждения реле 4,через замыкающий контакт 5 которого источник б опорного напряжения соединен со входом усилителя 7, состоящего из основного дифференциального усилителя и дополнительного обеспечивающего; оррекцию дрейфа нуля основного. Через размыкаюйСИЙ контакт 8 реле 4, стабилитрон 9 соединяется со входом усилителя 7f выход которого соединен со входо регулирующего элемента 1, и через тумблер 10 с другим концом обмотки возбуждения 3 реле 4.

Вторые выводы стабилитрона 9 и источника 6 опорного напряжения присоединены к средней точке делителя 2. напряжения.

Устройство работает следующим образом.-.

При подаче напряжения на вход стабилизатора, в начальной период времени выхода его в установившийся режим, сопровождаемый перегрузками по току, вызванными включением, перестройкой питаемой установки, источник 6 опорного напряжения переводом тумблера 10 в положение выключено отключается. При этом обмотка 3 реле 4 обесточивается и в цепь стабилизатора вместо источника опорного напряжения включается через рамыкающий контакт 8 стабилитрон 9, не реагирующий на перегрузки по току и поддерживающий в стабилизаторе .напряжение, требуемое для выхода его в установившийся тепловой режим

В результате работы в этот период времени стабилитрона 9 вместо источника 6 опорного напряжения предотвращается длительный дрейф напряжения источника,выполненного на рту но-цинковых элементах.

Регулирующий элемент 1 в этот период поддерживает стабильность напряжения на выходе стабилизатора с точностью 10 .

После выхода стабилизатора в установившийся режим тумблер стабилизатора 10 переводится в положение включено при этом в схему стабилизатора подключается обмотка 4 возбуждения реле 4 через которую начинает протекать ток и реле 4 срабатывает размыкая размыкающий контакт 8 и замыкая замыкающий контакт 5. В результате этого стабилитрон 9 отключается и в цепь между входом усилителя 7 и средней точкой, делителя 2 включается источник б опорного напряжения, на который подается поделенное делителем 2 выходное напряжение, которое сравнивается с напряжением этого источника и затем усиливается усилителем 7 и подается на. регулирующий элемент 1 (например, регулируемый генератор).

Регулирующий элемент стабилизируе выходное напряжение, например, до 10 в электронном микроскопе.

В процессе работы стабилизатора при возникновении коротких замыканий в цепи нагрузки (например, в электронной пушке) происходит падение напряжения на выходе стабилизатора и увеличения в тысячи раз тока, проходящего через.источник 6 опорного напряжения. При этом, напряжение на выходе усилителя 7 изменяется. При достижении ria выходе усилителя 7 величины напряжения равной пороговому напряжению срабатывания реле 4, оно срабатывает, замыкая размыкающий контакт 8 и размыкая замыкающий контакт 5. При этом, отключается источник 6 опорного нап. ряжения и включается стабилитрон 9, т.е. источник б опорного напряжения Защищается от перегрузок по току, и как следствие,.от последующего дрейфа напряжения. В период отключения источника 6 опорного напряжения, длящихся несколько секунд, регулирующий элемент 1.обеспечивает стабильность напряжения на выходе 10 , Поскольку р.еле 4 срабатывает сравнительно оперативно ртутно-цинковые элементы источника 6 опорного напряжения испытывают перегрузки по току в течение долей секунды, в результате чего, время дрейфа опорного напряжения, а следовательно, и высокого, сокращается примерно до 1 мин. т.е. практически непрерывно обеспечивается высокая стабильность напря жения на выходе стабилизатора в рабочий период питаемой установки. После устранения коротких замыканий, изменяется напряжение на выходе усилителя 7, а, следовательно, и напряжение на обмотке возбуждения 3 реле 4. По достижении на обмотке возбуждения 3 реле -4 величины напряжения, равной пороговому напряже|нию срабатывания, реле 4 срабатывает, размыкая размыкающий контакт 8 и замыкая замыкающий контакт 5. При этом, отключается стабилитрон 9 включается, источник б опорного напряжения, и данный стабилизатор рабо тает как известный стабилизатор напряжения постоянного тока компенсационного типа. Применение в источ нике питания электронного микроскопа или электроннолучевой установки предлагаемого стабилизатора позволи сократить время восстановления стабильности выходного напряжения, после воздействия перегрузки и коро них замыканий в 30-40 раз по сравнению с известными стабилизаторами чтопрактически обеспечит непрерывную -стабильность выходного напряжения, сократит непроизводительные затраты времени в работе операторов и исключит трудоемкую операцию повторной настройки питаемого прибора, например электронного микроскопа, особенно микроскопа высокого разрешения, где предъявляются жесткие требования по поддержанию стабильно ти питающего напряжения. Формула изобретения Высоковольтный стабилизатор напряжения постоянного тока, содержащий включенный последовательно в силовую шину регулирующий элемент, управляющим входом соединенный с усилителя, делитель напряжения, соединенный входами с выводами для подключения нагрузки, а .средней точкой - с одним из выводов источника опорного напряжения в виде гальванического элемента, о т л и- . чающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации нутем сокращения времени восстано ления стабильности выходного напряжения после воздействия перегрузок, он дополнительно снабжен стабилитроном и реле, обмотка возбуждения которого включена через тумблер между выходом усилителя и низковольтным выводом делителя напряжения, средний вывод которого соединен с одним выводом стабилитрона, второй вывод которого через размыкающий контакт соединен со входом усилителя, подключенного также через замыкающий контакт реле с другим выводом источника опорного напрях ения. Источники информации, принятые. во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 38303.0, кл. G 05 Г 1/58, 1970. 2.Усовершенствование существующих и разработка новых стабилизированных питающих устройств электронных микроскопов и электроннолучевых установок. Отчет инвентарной 5132, ЦНИИ информации, 1971.