Устройство для зарядки накопительных конденсаторов Советский патент 1981 года по МПК H02M9/04 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах питания источников высокоинтенсивиого света, импульсных газоразрядных ламп и других мощных импульсных устройств.

Известно устройство, содержащее источник питания, индуктивный элемент, тиристоры и блок управления тиристорами (1J.

Недостатком этого устройства является его низкая надежность.

Наиболее близким к изобретению является устройство для зарядки накопительных конденсаторов, содержащее источник зарядного напряжения, первый вход которого соединен с первой щиной питания, а вто- , рой - со вторым выводом первого резистора через параллельно включенные первый резистор и прерыватель со второй шиной питания, первый выход источника зарядно. го напряжения соединен с первыми обклад. ками накопительных конденсаторов, с первым выводом разрядного элемента и с общей шиной, второй вывод источника заряд-, ного напряжения через дроссель соединен со второй обкладкой, первого конденсатора, которая через индуктивный фильтр- соединена со второй обкладкой второго накопнтельного конденсатора и со вторым выводом разрядного элемента 2J.

Недостатком этого устройства является его низкая каде ность.

Цель изобретения - повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для зарядки накопительного конденсатора, содержащее источник зарядного напряжения, первый вход которого сое динен с первой шиной питания, а второй через параллельно соединенные прерыватель и первый резистор - со второй шнной питания, первый выход источника зарядного напряжения соединен с первыми обкладками накопительных конденсаторов, с первым выводом разрядного элемента и с. общей шиной, второй вывод источника зарядного напряжения через дроссель соединен со второй обкладкой первого накопительного конденсатора, которая через индуктивный фильтр соединена со второй обкладкой второго накопительного конденсатора и со вторым выводом разрядного элемента, введены источник управ,ляющего сигнала, делитель напряжения, генератор релаксацион ный, компаратор, транзистор, второй резистор, диод и тумблер, причем входы источника управляющего напряжения соединены с шинами питания, первый выход источника управляющего сигнала соединен с эмиттером транзистора, с общей шиной генератора рёлаксационного и источника зарядного напряжения, о1елитель напряжения подключен к обкладкам второго зарядного конденсатора, второй выход источника управляющего сигнала соединен через последоэательно соединенные тумблер, второй резистор и диод с коллектором транзистора и с первым входом генератора релаксационного, третий выход источника управляющего сигнала соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к первому выходу делителя напряжения, второй выход которого соединен со вторым входом генератора релаксационного, выход компаратора соединен с базой транзистора, выходы генератора релаксационного соединены с соответствующими входами прерывателя. При этом генератор релаксационный выполнен на двухбазовом диоде, первая база которого подключена через первичную обмотку трансформатора к общей шине, а змиттер соединен с первым входом генератора релаксационного непосредственно, со вта|эым входом и второй базой двухбазового диода - через третий резистор и с общей шиной - через конденсатор, перВЫЙ вывод вторичной обмотки трансформатора непосредственно, а второй через четвертый резистор соединены с выходами генератора релаксационного. На чертеже представлена схема устройства для зарядки накопительного конденсатора. Устройство для зарядки накопительного конденсатора содержит источник I зарядного напряжения, первый вход которого подключен к шине 2 питания, а второй вход соединен через параллельно соединенные О . .„....... .г.....г.Ч С резистор 3 и прерыватель 4 с щиной 5 питания, первый выход источника 1 соединен с первыми обкладками накопительных конденсаторов 6 и 7, с первыми выводами разрядного элемента 8 и с делителем 9 напряжения, второй вывод источника I через дроссель 10 соединен со второй обкладкой конденсатора 6, которая через фильтр 1I соединена со второй обкладкой конденсатора 7, со вторыми выводами делителя 9 и элемента 8, входы источника 12 управляющего сигнала соединены с шинами 2 и 5 входного сигнала, первый вывод неточника 12 соединен с эмиттером транзистора 13, с первыми выводами генератора 14 релаксационного и источника 1, второй вывод источника 12 соединен через последовательно соединенные тумблер 15, резистор 16 и диод 17 - с первым выводом генератора 14 и коллектором транзистора 13. база которого соединена с выходом компаратора 18, первый вход которого соединен с третьим выводом источника 12, а второй вход - с первым выходом делителя 9, второй выход которого соединен со вторым выводом генератора 14, выходы генератора 14 соединены с соответствующими выводами прерывателя 4. Кроме того, источник 1 содержит трансформатор 19, выпрямительный мост 20, переключатель 21. Делитель 9 содержит резистор 22 и потенциометр 23. Генератор 14 содержит резисторы 24 и 25 двухбазовый диод 26, трансформатор 27 и конденсатор 28. Источник 12 содержит трансформатор 29, выпрямительный мост 30 резистор 31, потенциометр 32 и стабили: трон 33. Устройство для заряда накопительных конденсаторов работает следующим образом. Ш первый вход компаратора 18 с передвижного контакта потенциометра 23 поступает линейно нарастающее напряжение ш на . второй вход компаратора 18 с передвижного контакта потенциометра 32 поступает трапециидальное напряжение (UTJ). При Ugbix тр на выходе компаратора 18 имеется отрицательное напряжение, закрывающее транзистор 13, а при ивьщ Vrf на выходе компаратора 18 имеется положительное напряжение, открьшающее транзистор 13. Таким образом, в каждый полупериод питающего напряжения, в момент перехода синусоиды через нуль транзистор 13 открывается и разряжает конденсатор 28. В интервале времени между открытыми состояниями транзистора 13 происходит заряд конденсатора 28 от напряжения с накопительного конденсатора 7 и разряд конденсатора 28 через переход эмиттер-база двухбазового диода 26 на первичную обмотку трансформатора 27 при достижении напряжения на конденсаторе 28 значения, равного порогу срабатывания двухбазового диода 26. При каждом rriftt f itM rkoo 4r-tn/ T.j TiTttifr/irtt4-4r o OQ ti г /-чТ таком разряде конденсатора 28 формируются импульсы, открывающие прерыватель 4, и происходит подключение первичной обмотки трансформатора 19 к щинам 2 и 5 питания. Таким образом, в течение каждого полупериода на определенное время открыБается цепь заряда конденсаторов 6 и 7. Время открытого состояния прерывателя 4 в каждом полупериоде определяется только значением напряжения на накопительном конденсаторе 7, так как время восстзновления двухбазового диода 26 определяется постоянной времени цепочки, состоящей из резистора 24 и конденсатора 28, неизменной в процессе работы устройства и и напряжения питания этой цепочки, т. е. напряжением накопительного конденсатора 7. Поскольку напряжение на накопитель,ном конденсаторе 7 с каждым полупериодом заряда возрастает на определенную

величину, время заряда конденсатора 28 уменьшается и, соответственно время открытого состояния прерывателя 4 увеличивается на определенную величину, причем эти приращения напряжения и времени изменяются за весь цикл заряда незначительно, что и приводит к постоянству тока заряда конденсаторной батареи.

В конце цикла заряда напряжение на конденсаторной батарее достигает значения при котором выполняется условие ие Llrp, и на выходе компаратора 18 всегда имеется положительное напряжение, открывающее транзистор 13. Очевидно, что при этом конденсатор 28 не заряжается, прерыватель 4 не открывается и заряд накопительного конденсатора б прекращается.

Таким образом, конденсаторы 6 и 7 накопили достаточное количество энергии и готовы .для формирования мощных импульсов. Импульс формируется при запуске разрядного элемента 8.

Следующий цикл заряда конденсаторов 6 и 7 начинается с момента начала их разряда, а рост напряжения - с минимального остаточного напряжения, при котором закрывается разрядный элемент 8.

Для первоначального пуска устройства тумблер 15 замыкает цепь заряда конденсатора 28 до момента автоматического самоподхвата, установленного режимом заряда конденсаторов 6 и 7. Происходит это после превыщения скорости заряда конденсатора 28 от накопительного конденсатора 7 по сравнению со скоростью заряда его через тумблер 15.

В данном устройстве заряд накопительных конденсаторов 6 и 7 осуществляется током по значению близким к постоянному за продолжительный промежуток времени, а напряжение на накопительном конденсаторе 7 при заряде изменяется по закону близкому к линейному, что позволяет снизить требования по допустимому току к мосту 20, уменьщить установочные мощности трансформатора 19 и дросселя Ш, так как уменьшаются потери энергии в трансформаторе 19 и дросселе 10.

Все. это позволяет значительно повысить КПД устройства для заряда накопительных конденсаторов.

Формула изобретения

1. Устройство ДЛЯ зарядки накопительного конденсатора, содержащее источник зарядного напряжения, первый вход которого соединен с первой шиной питания, а второй через параллельно соединенные прерыватель и первый резистор соединен со второй щиной

питания, первый выход источника зарядного напряжения соединен с первыми обкладками накопительных конденсаторов, с первым выводом разрядного элемента и с общей щиной, второй вывод источника зарядного

напряжения через дроссель соединен со второй обкладкой первого накопительного конденсатора, которая через индуктивный фильтр соединена со второй обкладкой второго накопительного конденсатЬра и со вторым выводом разрядного элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, в него введены источник управляющего сигнала, делитель напряжения, генератор релаксационный, компаратор, транзистор, второй резистор, диод и тумблер, причем входы , источника управляющего напряжения соединены с щинами питания, первый выход источника управляющего сигнала соединен с эмиттером транзистора, с общей щиной генератора релаксационного и источника зарядного напряжения, делитель напряжения

подключен к обкладкам второго зарядного конденсатора, второй выход источника управляющего сигнала соединен через последовательно соединенные тумблер, второй резистор и диод - с колектором транзистора и с первый входом генератора релаксационного, третий выход источника управляющего сигнала соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к первому выходу делителя напряжения, второй выход которого соединен со

вторым входом генератора релаксационного, выход компаратора соединен с базой транзистора, выходы генератора релаксационного соединены с соответствующими входами прерывателя.

2. Устройство по п. I, отличающееся тем, что генератор релаксационный выполнен на двухбазовом диоде, первая база которого подключена через первичную обмотку, трансформатора к общей щине, а эмиттер соединен с первым входом генератора релаксационного непосредственно, а со вторым входо.м и второй базой двухбазового диода - через третий резистор и с общей щиной - через конденсатор, первый вывод вторичной обмотки трансформатора непосредственно, а второй через четвертый резистор соединены с выходами генератора . релаксационного.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 539354, кл. Н 02 J 3/10, 17.05.74.

2.Авторское свидетельство СССР 609194, кл. Н 02 М 9/04, 04.10.76.