Источник высокого напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M3/04 

(54) ИСТОЧНИК ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в устройствах для электростатического нанесения полимерных и лакокрасочных покрытий.

Известен источник высокого напряжения, который состоит из источника постоянного тока, транзисторного двухтактного преобразователя, выполненного по транзисторной схеме, повышающего трансформатора и диодноемкостного умножителя l.

Недостатком указанного устройства является введение дополнительного трансформатора, что существенно увеличивает его габариты.

Известен также источник высокого напряжения, содержащий транзисторный преобразователь, повышающий трансформатор, диодно-емкостной умножитель и источник питания.

Транзисторный двухтактный преобразователь служит для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение прямоугольной формы. С выходной обмотки трансформатора преобразователя переменное напряжение заданной частоты подается на повышающий трансформатср, нагрузкой которого является диодно-емкостной умножитель. Так как диодно-емкостные умножители эффективно работают на частотах 12 кГц и выше, то транзисторный двухтактный преобразователь должен работать на частоте не ниже указанной. Практически, такие преобразователи способны работать на частотах не выше 10 кГц,чТак как нэ более высоких частотах к транзисторам и

10 трансформатору предъявляются повышенные требования (возрастают коммутационные потери в транзисторах и с рдечнике трансформатора) f2.

В известном устройстве отсутству15ют возможности изменения частоты преобразователя для обеспечения эффективной работы умножителя (достижения максимального коэффициента умножения); плавной регулировки выходного напря20жения от О до . Возможна ступенчатая регулировка подключением повышающегю трансформатора к части витков выходной-обмотки трансформатора преобразователя. Плавная регулировка

25 возможна в пределах 5-10% выходного напряжения изменением напряжения питания преобразователя с помощью добавочного резистора. А это существенно ухудшает КПД «хемы и стабиль30ность работы преобразователя.

В условиях эксплуатации источников высокого напряжения не исключена возможность короткого замыкания на выходе устройства, в связи с этим к изоляции трансформатора преобразователя предъявляются повьшенные требования, к тому же отсутствует защита транзистора от перенапряжений, возникающих при пробоях на выходе источника.

Цель изобретения - уменьшение габаритных размеров, повышение надежности и экономичности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в источнике высокого напряжения., содержащем транэисторный преобразователь , выходом которого является первичная обмотка повышающего трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с диодно-емкостным.умножителем, и источник питания,транзисторный преобразователь выполнен в виде последовательно соединенных задающего генератора прямоугольных импульсов на операционном усилителе с подстроечным резистором, каскада формирования однополярных импульсов, усилителя напряжения, регулятора выходного напряжения, эмиттерного повторителя и выходного каскада усиления, в цепь базы транзистора которого включен защитный стабилитрон, в цепь коллектора - защитный диод, нагрузкой выходного каскада усиления является первичная обмотка повышаю-, щего трансформатора, причем параллельно первичной обмотке повышающего трансформатора включен кондён сатор, а .источник питания содержит стабилизированный источник питания, с которым соединен задающий генератор прямоугольных импульсов, каскад формирования однополярных импульсов усилитель напряжения и эмиттерный повторитель, и источник повышенного напряжения, соединенный свыходным каскадом усиления.

На чертеже представлена схема источника высокого напряжения.

Устройство содержит задаю:1ций генератор 1 прямоугольных импульсов, подстроечный резистор 2, каскащ 3 формирования однополярных импульсов усилитель 4 напряжения, регулятор 5 выходного напряжения, эмиттерный пЪвторитель б, заидитный стабилитрон 7, выходной каскад 8 усиления, диод 9, повышающий трансформатор 10, конденсатор 11, дио.дно-емкостной умножитель 12, стабилизированный источник 13 и источник 14 повышенного напряжения. . .

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 прямоугольных импульсов выполнен на операционном усилителе. Изменение частоты задающего генератора 1 прямоугольных импульсов осуществляется подстроечным резистором 2. Разнополярные импульсы задающего генератора 1 прямоугольных импульсов поступают на вход

каскада 3 формирования однополярных импульсов, где формируется импульсное напряжение одной полярности. Затем этим импульсы усиливаются усилителем 4 напряжения и через регулятор

0 5 выходного напряжения, который выполнен на базе переменного резистора, подаются на эмиттерный повторитель 6. Усиленные по току эмиттерным повторителем б однополярные импульсы подаются на выходной каскад 8 усиления, нагрузкой которого является первичная обмотка повышающего трансформатора 10. Параллельно этой обмотке включен конденсатор 11,

0 образующий резонансный контур с индуктивностью первичной обмотки на основной частоте задающего генератора 1 прямоугольных т.тульсов. Это улучшает передаточные характеристиC ки повышающего трансформатора и ограничивает выбросы напряжения на коллекторе транзистора выходного каскада 8 усиления во время его запирания. В цепь базы транзистора выходного каскада 8 усиления включен защитный стабилитрон 7 для ограничения перенапряжений, возникающих во время пробоев на выходе диодно-емкостного умножителя 12. Диод 9 слу}кит для защиты транзистора выходного каскада 8

усиления от инверсных токов. В результате на вторичной обмотке повьша- ющегр трансформатора 10 образуется переменное напряжение, которое поступает на вход диодно-емкостного умножителя 12. В нем происходит выпрямление переменного напряжения с последующим умножением до заданной вели.чины. Таким образом, на выходе диодно-емкостного умножителя 12 образуется высокое постоянное напряжение в пределах 50-70 кВ. Задающий генератор 1 прямоугольных импульсов, а также транзисторы каскада 3 формирования одноподярных импульсов, усилиQ теля 4 напряжения и эмиттерного по- . вторителя 6 получают питание от стабилизированного источника 13, а транзистор выходного каскада 8 усиления от источника 14 повышенного напряжения.

Формула изобретения

Источник высокого напряжения, со держайщй транзисторный преобразователь, выходом которого является пер ичнЗя обмоткаТ1овышающего трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с диодно емкостным умножителем, и источник питания, отлич ающии с я тем, что, с целью уменьшения .габаритных размеров, повышения на1дежности и экономичности устройства, транзисторный преобразователь выполнен в виде последовательно соединенных задающего генератора прямоугольных импульсов на операционном усилителе с подстроечным резистором, каскада формирования однополярных импульсов, усилителя напряжения, регулятора выходного напряжения, эмиттерного повторителя и выходного каскада усиления, в цепь базы транзистора которого включен защитный стабилитрон, в цепь коллектора - защитный диод, а нагрузкой является первичная обмотка повышающего трансформатора, параллельно первичной обмотке повышающего трансформатора включен конденсатор, а источник питания задающего генератора прямоугольных импульсов, каскада формирования однополярных импульсов, усилителя напряжения и эмиттерного повторителя, выполнен стабилизированным, при этом источник повышенного напряжения соединен с выходным каскадом усиления.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

и их применение. 1980, № 4, с. 44-45.

№ 1551974, кл. Н 03 JC 3/03, 1980.