Регулируемый преобразователь постоянного напряжения с высоковольтным выходом

 

1. РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ВЫСОКО,ВОЛЬТНЫМ ВЫХОДОМ по авт. св. 838950, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены формирующая цепь, форсирующий трансформатор и два последовательно соединенных диода, подключенных параллельно опорному конденсатору в н.аПравлении , обратном протеканию тока заряда, при этом вторичная обмотка форсирующего трансформатора включена между выходным выводом и точкой соединения указанных диодов, а первичная обмотка через формирующую цепь подключена ко входу выходной преобразрвательной ячейки. 2. Регулируемый преобразователь ПОП.1, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем исключения провалов высокого напряжения после окончания формирующего импульса., формирующая цепь состоит из основного 9кондесатора, параллельно которому включена цепочка из последовательно соединенных резистора и дополнитель-S 9 ного конденсатора. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

>»»»

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ ,м, >

»

45 Ф, »

1иг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 838950 (21) 343 0170/ 24-07 (22) 27.04.82 (46) 15.09.83. Бюл. Р 34 (72) В.И. Овдин и Г.Н. Папе (53) 621.314.58 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 838950, кл. Н 02 М 3/335, 1979. (54) (57) 1. РЕГУЛИРУЕМЫЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ВЫСОКО ВОЛЬТНЫМ ВЫХОДОМ по авт. св.Р 838950, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены формирующая цепь, форсирующий трансформатор и.два последовательно соединенных диода, подключенных параллельно опорному конденсатору в направлении, обратном протеканию тока

„„SU„, 142 А заряда, при этом вторичная обмотка форсирующего трансформатора включена между выходным выводом и точкой соединения указанных диодов, а первИчная обмотка через формирующую цепь подключена ко входу выходной преобразовательной ячейки.

2. Регулируемый преобразователь по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем исключения провалов высокого напряжения после окончания формирующего импульса., формирующая цепь состоит из основного ркондесатора, параллельно которому включена цепочка из последовательно соединенных резистора и дополнитель-g ного конденсатора.

1042142

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания высоковольтных нагрузок емкостного характера с импульсной структурой выходного напряжения.

По основному авт. св. Р 838950 известен регулируемый преобразователь постоянного напряжения с высоковольтным выходом, подключенным к емкостной нагрузке, содержащий две преобразова- 10 тельные ячейки, выходы которых .соединены между собой согласно-последовательноо. Входы этих ячеек соединены между собой также согласно-последовательно, а точка их соединения подключена к выходному выводу регулируемого элемента. Последний подключен к входным выводам преобразователя. Выходы ячеек совместно шунтированы опорным конденсатором,параллельно которому включен резистор,а выход одной ячейки соединен с выходными выводами преобразователя .f1) .

Однако это устройство имеет низкое быстродействие, заключающееся s. большом времени нарастания и спада высокого напряжения на выходе. В данном, устройстве используется принцип формирования высокого напряжения с помощью выпрямления высокочастотных импуль сов выпрямителем преобразователя . З0 и фильтрацией напряжения с помощью емкости, включающей в себя и емкость нагрузки,уменьшение времени нарастания и спада высокого напряжения на выходе возможно за счет снижения емкости нагрузки 35

4 однако при этом переменная составляющая высокого напряжения на выходе превышает величину, допустимую для нагрузки.

Цель изобретения — повышение быст-40 родействия преобра.зователя при неизменном уровне переменной составляющей напряжения на выходе.

Поставленная цель достигается тем,4 что, в регулируемый преобразователь постоянного напряжения с высоковольтным выходом введены формирующая цепь, форсирующий трансформатор и два последовательно соединенных диода, подключенных параллельно опорному конденсатору в направлении, обратном протеканию тока заряда, при этом вторичная обмотка форсирующего транс,форматора включена между выходным вы . водом и точкой соединения указанных диодов, а первичная обмотка через формирующую цепь подключена к входу выходной преобразовательной ячейки.

С целью повышения качества выходного напряжения путем исключения про-60 валов высокого напряжения после окончания формирующего импульса формирующая цепь состоит из основного конденсатора, параллельно которому включена цепочка из последовательно соеди- 65 ненных резистора и дополнительного конденсатора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 зпюры напряжений., поясняющие принцип работы схемы.

Регулируемый преобразователь содержит низковольтный источник 1 питания и две преобразовательные ячейки

2 и 3 с высоковольтным выходом,выполненные, например, на основе высокочастотного транзисторного преобраэователя напряжения. Параллельно низковольтному источнику включен регулирующий элемент 4, представляющий собой, например, управляемый делитель напряжения на транзисторах.По ходу и выходу преобразовательные ячейки включены IIQследовательно, при этом выход регули рующего элемента подключен к.точке соединения преобразовательных ячеек по входу. Выходы ячеек шунтированы опорным конденсатором 5,параллельно которому включен разрядный резистор 1

6. Диоды 7 и 8 включены последовательно и подключены параллельно опорному конденсатору в направлении, обратном протеканию тока заряда. Втсричная обмотка 9 форсирующего тран- сформатора включена между выходным выводом и точкой соединения диодов, Первичная обмотка 10 форсирующего трансформатора через формирующую цепь

11, состоящую из основного конденсатора 12, параллельно которому подключена цепочка из. последовательно соединенных резистора 13 и дополнительного конденсатора 14, подключена к входу выходной преобразовательной ячейки 3, к выходу которой подключена нагрузка 15.

Регулируемый преобразователь работает следующим образом.

Рассмотрим работу схемы при формировании регулирующим элементом 4 импульсов прямоугольной формы (фиг. 2я). На выходе выходной преобразовательной ячейки 3 формируется напряжение, показанное на фиг.2 кривой 16, на выходе инвертора 2 напря-жение равно нулю. Опорная емкость 5 заряжена до напряжения, равного амплитуде напряжения инвертора 3.Одновременно на выходной 9 и входной 10 обмотках трансформатора с помощью цепочки конденсаторов 12 и .14 и резистора 13 формируется импульс напряжения, показанный на фиг. 2 кривой 17, положитель ной полярности. Выходная емкость нагрузки 15 начинает быстро заряжаться током, протекающим по цепи: обмотка 9, конденсатор 15,диод 7. При превышении напряжения на емкости 15 потен-. циала опорной емкости 5 открываются ди-оды выпрямителя в преобразователе 2 и напряжение на выходе ограничивает я на уровне потенциала опорной емкости.

10421 4 2 ррпр и и1.2

ВНИИПИ - Заказ 7144/55 Тираж 687 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Прбектная, 4.

Длительное время напряжение .на выходе поддерживается преобразователем

3, напряжение которого достигает вы ходного уровня в момент 4 (фиг. 2, график 17) . Аналогично происходит вы-. ключение высокого напряжения с по- мощью диода 8 и выпрямителя преобразовательной ячейки 3.

Для пояснения принципа работы формирующей цепочки из элементов 12, 13, и 14 рассмотрим вначале формирование 10 импульса одной емкостью 12.,Форма импульса при этом показана на фиг,25 штрихами. За счет перемагничивания индуктивности трансформатора после прохождения импульса возникает напря 15

Жение обратной полярности, соизмери- мое по величине с амплитудой положительного. импульса. При этом площади, ограниченные импульсом и его отрицательным выбросом, равны. Появление импульса обратной полярности на выходе обмотки 9 при равенстве потенциалов положительных обкладок конденсаторов 5 и 15 приводит к открыванию диода 8 и разряду через него выходной25 емкости 15. Выходное напряжение .(кривая 18) имеет при этом провал (на фиг. 2.Ь показан штрихпунктиром),что недопустимо для нагрузки. Подключение параллельно емкости 12 дополнительной цепочки 13 и 14 позволяет устранить 30 этот дефект. Емкость 14 выбирается примерно той же величины, что и емкость 1 2.

Резистор 13 выбирается так, чтобы средний ток во время импульса был: З5 равен току намагничивания форсирую-: щего трансформатора. Тогда форсирующий трансформатор не перемагничивается по крайней мере до момента времени e . после момента tl скорость 40

I перемагничивания, а следовательно, и, амплитуда обратного выброса значи" тельно снйжены за счет меньшей скорости измененйя тока в дополнительной цепочке, а выходное напряжение поддерживается. преобразователем 3 (фиг. 2;Ь, кривая 18) . Таким образом, применение форсирующей схемы из элементов обмотки 9 и 10 трансформатора, диодов 7и 8! и формирующей цепочки 11 из элементов 12,13 и 14 обеспечивает значительно меньшее время нарастания и спада высокого напряжения (tq на фиг. 2$j.

Изобретение позволяет значительно уменьшить время переключения уровней высокого напряжения и довести его до

30 мкс. Уменьшение времени переключения происходит за счет протекания дополнительного тока в выходной емкости.от схемы формирования !форсирую" щего напряжения, что приводит к увеличению скорости ее заряда и разряда.

При этом выпрямители преобразователя совместно с опорной емкостью (кроме своей основной функции) выполняют функцию ограничения высокого напряжения сверху и снизу при работе формирующей цепи. Благодаря этому выброс напряження во время действия форсирующего импульса не превышает ампли-. туды пульсаций высокого напряжения

,в установившемся режиме. Использова-! ние формирующей цепи по приведенной схеме исключает провалы высокого напряжения после прохождения форсирующего импульса из-эа выброса напряжения, связанного с эффектом размагничивания форсирующего трансформатора.

Регулирующий элемент одновременно выполняет новую функцию источника форсирующего напряжения.