Устройство для заряда накопительного конденсатора Советский патент 1982 года по МПК H03K3/53 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА

1

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам для заряда накопительных конденсаторов, используемых в качестве импульсного источника питания ламп, накачки оптических квантовых генераторов, в локационной технике, в установках электроискровой обработки материалов и т. п., импульсных потребителей энергии.

Известно устройство для заряда накопительного конденсатора, состоящее из источника питания, дозирующего дросселя, дозирующих конденсаторов и диодов 1.

Это устройство имеет простую схему и, обеспечивая высокий КПД заряда, при рациональном выборе параметров имеет хорошие массогабаритные показатели.

Однако работа его в однотактном режиме приводит к плохому использованию типовой (габаритной) мощности источника переменного тока, что почти вдвое завыщает габариты и массу системы питания импульсной нагрузки.

Наиболее близким по технической сущ-ности к предлагаемому является устройство для заряда накопительного конденсатора содержащее источник питания, зарядный

диод, управляемый ключ, накопительный конденсатор, одна из обкладок которого соединена с одной клеммой источника питания, а другая - с катодом зарядного диода, и дозирующий дроссель, один из выводов которого подсоединен к аноду зарядного диода 2.

Однако это устройство, обеспечивая достаточно высокий КПД заряда, также характеризуется однотактным потреблением энергии источника переменного тока, что, ухудщая использование его типовой мощности, завыщает массо-габаритные показатели устройства в целом.

Цель изобретения - улучщение массогабаритных показателей устройства для за15 ряда накопительного конденсатбра.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее источник питания, зарядный диод, управляемый ключ, накопительный конденсатор, одна из обкладок которого соединена с одной щиной источника питания, а другая - с катодом зарядного диода, и дозирующий дроссель, один из выводов которого подсоединен к аноду зарядного диода, введен дополнительный управляемый ключ, а обмотка дозирующего дросселя выполнена с отводами по числу управляемых ключей, причем аноды управляемых ключей подключены к одной шине источника питания, катоды - к соответствующим отводам обмотки дозирующего дросселя, а другая щина источника питания соединена с другим выводом обмотки дозирующего дросселя. Кроме того, в устройство для заряда накопительного конденсатора дополнительно введены дозирующий конденсатор и два диода, первый из которых подключен анодом к одной обкладке накопительного конденсатора, а катодом - к аноду второго диода, катод которого соединен с катодом управляемого ключа, причем дозирующий конденсатор одной обкладкой подключен к другому выводу дозирующего дросселя, а другой - к точке соединения двух диодов. На фиг. 1 приведена схема устройства для заряда накопительного конденсатора; на фиг. 2 - возможный вариант выполнения устройства. Устройство для заряда накопительного конденсатора содержит входные шины 1 и 2, соединенные с источником 3 питания, зарядный диод 4, две выходные шины 5 и 6, подсоединенные к ним накопитель-конденсатор 7, дозирующий дроссель 8, включенный между входной шиной 2 и анодом зарядного диода 4, отводы обмотки дозирующего дросселя через управляемые ключи 9 и 10 подключены к отрицательной выходной клемме 6. Кроме этого, устройство для заряда накопительного конденсатора содержит дозирующий конденсатор И, подключенный через диод 12 ко входной клемме h и диод 13, включенный между общей точкой диода 12 и дозирующего конденсатора И и катодом одного из управляемых ключей. При рассмотрении работы устройства для заряда накопительного конденсатора уеловимся считать, что в первый и последующие (третий, пятый и т. д.) полупериоды изменения тока источника питания, его положительное напряжение подключено к шине 2, а отрицательное - к шине 1. Тогда в четных (втором, четвертом и т. д.) полупериодах полярность напряжения на входных шинах изменяет знак на противоположный. Если заряд накопительного конденсатора 7 начинается в нечетный период, ток источника питания 3 ограниченный дозирующим дросселем 8, заряжает накопительный конденсатор 7. Энергия источника питания 3 в это время запасается также в дозирующем дросселе 8 (величина энергии пропорциональна индуктивности дозирующего дрос селя 8 и квадрату тока в его обмотке). Зарядный ток в этом полупериоде вначале увеличивается по абсолютной величине, а затем достигает максимума. Если в это время управляемый ключ 9 открыт, то, за счет ЭДС самоиндукции дозирующего дросселя 8, стремящейся поддержать ток заряда неизменным, энергия, запасенная от источника питания 3, передается в накопительный конденсатор 7. Эта передача энергии завершается в начале четного полупериода. В четном полупериоде ток источника питания 3 за счет электромагнитной связи витков обмотки дозирующего- дросселя 8, наводит на части его витков (фиг. 1) напряжение, поддерживающее ток заряда накопительного конденсатора 7, а последний увеличивает уровень энергии, запасаемой бт источника. По мере заряда накопительного конденсатора 7 напряжение на его обкладках повышается, что приводит к соответствующему уменьшению тока, потребляемого от источника 3. Однако, если вместо «управляемого ключа 9 открыть управляемый ключ 10, коэффициент трансформации дозирующего дросселя 8 изменяется, а напряжение на его (правой по схеме) части витков, осуществляющей заряд в нечетном полупериоде, повышается, что позволяет изменять зарядный ток по любому требуемому закону. Так как число зарядных тиристоров и отводов от обмотки дозирующего дросселя 8 может быть выбрано любым, ступенчатое изменение коэффициента передачи легко изменять на каждом цикле заряда накопительного конденсатора. Кроме того, это изменение может быть произведено не только в начале нечетного полупериода, но и в любое фазовое время внутри полупериода. При этом не только повыщается напряжение заряда накопительного конденсатора 7 и скорость передачи в него энергии источника питания 3, но и улучшаются массогабаритные показатели устройства. В варианте устройства (фиг. 2) в начале четного полупериода (в третьей четверти периода) одновременно с зарядом накопительного конденсатора 7 производится заряд дозирующего конденсатора 11. Последний запасает энергию источника питания 3, пропорциональную емкости дозирующего конденсатора квадрату амплитуды напряжения источника. Во второй половине четного полупериода (т. е. в четвертой четверти периода) энергия, запасенная дозирующим конденсатором И, передается в накопительный конденсатор 7, В начальном полупериоде дозирующий конденсатор 11 заряжается противоположной полярностью, если напряжение накопительного конденсатора 7 меньше амплитудного значения источника питания 3. Если напряжение накопительного конденсатора 7 больше амплитудного, но меньше удвоенного амплитудного значения напряжения источника, дозирующий конденсатор 11 разряжается в нечетном и заряжается в чет