Коммутатор уровней высокого напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 G05F1/56 

(54) КОММУТАТОР УРОВНЕЙ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке вторичных высоковольтных источников питания, работающих на емкостную нагрузку, для получения нескольких переключаемых уровней высокого напряжения, например, 5 на аноде электронно-лучевых трубок с барьерным люминофором.

Известно устройство, содержащее управляемый генератор импульсов, опорный источник высокого напряжения, зарядную и разрядную цепи с двумя выходными высоковольтными импульсными трансформаторами. Причем первичные обмотки трансформаторов соединены с устройством управления зарядно-разрядных цепей через управляемые тиристоры, вторичная обмотка первого им- 15 пульсного трансформатора через диод, включенный в прямом направлении, подключена к емкостной нагрузке, а вторичная обмотка импульсного трансформатора включена последовательно с опорным источником высо- 2о кого напряжения и соединяется с нагрузкой через диод, включенный во встречном направлении. Для поддержания уровня высокого напряжения на нагрузке используется управляемый генератор импульсов с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого подключена к емкостной нагрузке через диод, включенный в прямом направлении 1 .

Однако в данном устройстве используются три импульсных трансформатора, работающих в режиме передачи однополярных импульсов. Для такого режима работы характерны больщие габариты и низкий КПД трансформаторов, а для полного использования магнитных свойств сердечника трансформаторов необходимы специальные источники и цепи его перемагничивания. Применение Которых для маломощных импульсных трансформаторов нецелесообразно.

Кроме того, амплитуда напряжений, развиваемая на вторичных обмотках трансформаторов, должна быть равной величине напряжения на выходе устройства, необходимой для питания ЭЛТ (порядка 10-14 кВ). Изготовление малогабаритных импульсных трансформаторов на такие напряжения вызывает значительные технические трудности Поскольку напряжение на выходе устройства поддерживается на заданном уровне путем периодического подзаряда емкости нагрузки -импульсами напряжения, величина

переменной составляющей уровней напряжения на нагрузке может достигать значений, неприемлемых для ЗЛТ. Величина фильтрующей емкости на выходе устройства ограничена емкостью анода ЭЛТ и не может быть увеличена.

Известно также устройство, содержащее ряд последовательно включенных стабилизированных высоковольтных источников питания, выполненных по схемам преобразования напряжения постоянного тока в постоянное с повыщенной частотой промежуточного преобразования. Подключение источников к емкостной нагрузке происходит через управляемые зарядные и разрядные транзисторные ключевые элементы 2.

Недостатком известного устройства является сложность выполнения разрядного и зарядного ключевых элементов, которые содержат больщое количество последовательно включенных транзисторов (порядка 17 щтук), и сложность их схем управления, так как управляющие переходы транзисторов находятся под высоким потенциалом.

Известно устройство, наиболее близкое по технической сущности к изобретению, содержащее последовательно включенные источники высокого напряжения (опорный и дополнительный), при этом дополнительный источник через зарядный ключевой элемент, разделительный диод и вторичную (зарядную) обмотку дросселя подключен к выходному выводу, который в свою очередь через третью (разрядную) обмотку дросселя, второй разделительный диод и разрядный ключевой элемент подключен к опорному источнику, последовательно с которым включен мостовой выпрямитель управляемого преобразователя, который подключен к выходному выводу и в выходную цепь его включена первичная обмотка дросселя 3.

Недостатком известного устройства является сложность зарядного и разрядного ключевых элементов, выполненных на динисторах, рабочее, напряжение которых не превышает 150 В.

Цель изобретения - упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в коммутаторе уровней высокого напряжения, содержащем последовательно соединенные опорный и дополнительный источники, причем последовательно с опорным источником включен мостовой выходной выпрямитель управляемого преобразователя, подключенный к выходному выводу, который соединен с зарядной и разрядной обмотками через разделительные дирды, включенные в направлении протекания тока заряда и разряда, зарядные и разрядные обмотки объединены в один управляемый импульсный трансформатор, с средней точкой первичной обмотки, при этом вторые выводы зарядной и разрядной обмоток соединены соответственно непосредственно к дополнительному и опорному источникам.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит управляемый преобразователь 1 напряжения с выходными трансформатором 2 и мостовым выпрямителем 3, управляемый импульсный трансформатор 4 с узлом 5 управления с первичной обмоткой 6 с выводом средней точки, с двумя вторичными обмотками: зарядной 7 и разрядной 8, разделительные диоды 9 и 10, которые подключены к началам соответственно зарядной и разрядной обмоток в направлении протекания тока заряда и разряда, источники дополнительный И и опорный 12, включенные последовательно, при этом вторые выводы указанных диодов подключены к выходному выводу 13 устройства и выводу мостового выпрямителя управляемого конвертора, управляющий вход которых и управляющий вход импульсного трансформатора

подключены к выводу 14 для подключения управляющего напряжения.

Второй вывод мостового выпрямителя 3 соединен с опорным источником 12 и вторым выводом зарядной обмотки 7, а второй вывод разрядной обмотки подключен к дополнительному источнику 11.

Коммутатор работает следующим образом.

При отсутствии управляющего напряжения на выводе 14 на выходе устройства

0 устанавливается минимальный уровень выходного напряжения, определяемый напряжением опорного источника 12,соединенного с выходным выводом 13 устройства через выпрямительный диодный мост 3.

При подаче напряжения управления

на вывод 14 управляемый импульсный трансформатор 4 формирует импульс положительной полярности, амплитуда которого определяется величиной напряжения управления. Этот импульс заряжает емкость нагрузки 15

0 ДО требуемого, уровня напряжения. Одновременно с этим запускается управляемый преобразователь 1 напряжения, поддерживающий.на нагрузке 15 требуемый уровень напряжения. При изменении величины управляющего напряжения на выводе 14 упр.ав ляемый импульсный трансформатор 4 формирует импульс отрицательной полярности,

который разряжает емкости нагрузки до

уровня опорного источника. Одновременно

с этим управляемый преобразователь 1 наg пряжения отключается и на выходе устанавливается напряжение равное величине опорного источника 12.

При минимальном уровне выходного напряжения устройства величина пульсаций на его выходе равна величине переменной

5 составляющей выходного опорного источника 12. При других уровнях выходного напряжения устройства величина пульсаций на его выходе равна сумме величин перемен