Высоковольтный стабилизированный источник питания постоянного тока

 

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий генератор пере- , манного напряжения, подключенный к первичной обмотке высоковольтного трансформатора через диодный мост с транзисторным регулирующим элементом в выходнойдиагонали, диод1 конденсаторный умножитель напряжения , вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а выход - с.клеммами для подключения нагрузки, усилитель сигнала рассогласования , опорный вход которого подключен к выходу блока опорного напряжения, а измерительный вход через согласующий каскад - к выходу . диодно-конденсаторного умножителя, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь мощности на элементах в цепи первичной обмотки трансформатора путем предотвращения колебательных процессов, в него введены резистивный датчик тока и дополнительный усилитель сигнала i рассогласования, причем датчик тока включен последовательно с регулируюW щим элементом, опорный вход дополнительного усилителя сигнала рассогласования подключен к выходу основного усилителя сигнала рассогласовав ния, измерительный вход - к выходу датчика тока, а выход - к управляющему входу регулирующего элемента. X со о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) G 05 F 1 56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3537667/24-07 .(22) 11..01.83 (46) 23.03.84. Бюл. Ф 11 (72) С.Н.Сигаловский и Б.А.Сарговец (53) 621.316.722.1(088.8) (56) I Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Под ред. С.Д.додика и Е.И.Гальперина.

М., "Совесткое радио", 1969, с.386.

2. Никоненков Н.В.Высоковольтный блок питания автоионного микроскопа"Приборы и техника эксперимента", 1979, Ф 6, с. 140-142. (54)(57) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий генератор пере- . менного напряжения, подключенный к первичной обмотке высоковольтного трансформатора через диодный мост с транзисторным регулирующим элементом в выходной диагонали, диод)( конденсаторный умножитель напряжения, вхрд которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а выход — e,êëåìèàìè для подключения нагрузки, усилитель сигнала рассогласования, опорный вход которого подключен к выходу блока опорного напряжения, а измерительный вход через согласующий каскад — к выходу диодно-конденсаторного умножителя, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь мощности на элементах в цепи первичной обмотки трансформатора путем предотвращения колебательных процессов, в него введены резистивный датчик тока и дополнительный усилитель сигнала рассогласования, причем датчик тока включен последовательно с регулирующим элементом, опорный вход дополнительного усилителя сигнала рассогласования подключен к выходу основного усилителя сигнала рассогласоват ния, измерительный вход — к выходу датчика тока, а выход — к управляющему входу регулирующего элемента.

1081б30

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации электропитания радиоэлектронных устройств с повышенными уровнями питающего напряже- 5 ния, например электронно-лучевых трубок.

Известен высоковольтный стабилизированный источник питания постоянного тока, содержащий генератор пе- 1О ременного напряжения, подключенный к первичной обмотке высоковольтного трансформатора через диодный мост с транзисторным регулирующим элементом в выходной диагонали, диодно- 15 конденсаторный умножитель напряжения, вход которого соединен со вторичной обмоткой трансформатора, а выход— с клеммами для подключения нагрузки, усилитель сигнала рассогласования, 20 опорный вход которого подключен к выходу блока опорного напряжения, а измерительный вход соединен с обмоткой обратной связи трансформатора через вспомогательный выпрями- 25 тель и корректирующий резистор, включенный в выходную цепь диодноконденсаторного умножителя (1J .

Один из недостатков известного устройства связан со значительными потерями мощности в силовых элементах с низковольтной стороны, обусловленными развитием колебательных процессов в цепи первичной обмотки трансформатора из-за наличия больших межвитковой емкости и индуктивности рассеяния.

Другой недостаток заключается в низком качестве стабилизации выходного напряжения вследствие 40 формирования сигнала обратной свя-о зи не с выхода источника, а с его

Ф промежуточного звена.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является вы- 45 соковольтный стабилизированный источник питания постоянного тока, содержащий генератор переменного напряжения (преобразователь постоянноro напряжения), подключенный к пер- 50 ичной обмотке высоковольтного трансформатора через диодный мост с транзисторным регулирующим элементом в выходной диагонали, диодно-конденсаторный умножитель напряжения, вход 55 которого соеДинен с вторичной обмоткой трансформатора, а выход - с клеммами для подключения нагрузки, усилитель сигнала рассогласования, опорный вход которого подключен к выходу блока опорного напряжения, измерительный вход через согласующий катод — к выходу диодно-конденсаторного умножителя, а выход — к управляющему входу регулирующего элемента f2) .

Недостаток указанного устройства также проявляется в значительных потерях мощности, вызванных паразитными колебаниями.

Целью изобретения является сниже1 ние потерь мощности на элементах в цепи первичной обмотки трансформатора путем предотвращения колебательных процессов.

Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтный стабилизированный источник питания постоянного тока, содержащий генератор переменного напряжения, подключенный к первичной обмотке высоковольтного трансформатора через диодный мост с транзисторным регулирующим элементом в выходной диагонали, диодно-конденсаторный умножитель напряжения, вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а выход — с клеммами для подключения нагрузки, усилитель сигнала рассогласования, Опорный вход которого подключен к выходу блока опорного напряжения, а измерительный вход через согласующий каскад— к выходу диодно-конденсаторного умножителя, введены резистивный датчик тока и дополнительный усилитель сигнала рассогласования, причем датчик тока включен последовательно с регулирующим элементом, опорный вход дополнительного усилителя сигнала рассогласования подключен к выходу, основного усилителя сигнала рассогласования., измерительный вход — к выходу датчика тока, а выход — к управляющему входу регулирующего элемента.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого высоковольтного стабилизированного источника питания постоянного тока, на фиг. 2 — осциллограммы тока (а) и напряжения (б) на регулирующем элементе.

Устройство содержит генератор (фиг. 1) переменного напряжения (в частном случае преобразователь пос тоянного напряжения в переменное), 1081630 подключенный к первичной обмотке высоковольтного трансформатора 2 через диодный мост 3 с транзисторным регулирующим элементом 4 в выходной диагонали, диодно-конденсаторный умножи- 5 тель 5 напряжения, вход которого соединен с вторичной обмоткой транс- форматора 2, а выход — с клеммами для подключения нагрузки (не обозначены), основной усилитель 6 сигнала 10 рассогласования (на транзисторах 7-9 с резисторами 10-13), опорный вход (база транзистора 7 — шина нулевого потенциала) которого подключен к выходу блока 14 опорного напряжения 15 (на стабилитроне 15 с регулируемым 16 и нерегулируемыми 17 и 18 резисторами), а измерительный вход (база транзистора 8 — шина нулевого потенциала) через согласующий каскад 19 (на 20 истоковом повторителе 20 со стабили,затором 21 тока и резистивным делителем 22-23 напряжения) — к выходу диодно-конденсаторного умножителя 5, резистивный датчик 24 тока, включен- 25 ный последовательно с регулирующим элементом 4, дополнительный усилитель 25 сигнала рассогласования (на транзисторе 26 с резисторами 2731), опорный вход (вывод резистора 31 — шина нулевого потенциала) которого подключен к выходу основного усилителя 6 сигнала рассогласования, измерительный вход (вывод резистора 28 — шина нулевого потен35 циала) — к выходу датчика 24 тока, а выход — к управляющему входу .регулирующего элемента 4. В состав устройства входит также блок 32 защиты от коротких замыканий (на транзистбре 33 с диодом 34.и резисторами 35 и 36), шунтирующий опорный вход основного усилите, ля 6 сигнала рассогласования и подключенный сВОим ВходОм (анод диО 45 да 34 — вывод резистора 36) между базами транзисторов 7 и 8 усилителя 6.

Устройство работает следующим образом. 50

Питание блока опорного напряже.ния, усилителя 6 сигнала рассогласования и согласующего каскада 19 осуществляется напряжением Пп от вспомогательного источника. Генера- . 55 тор 1 вырабатывает переменное напряжение прямоугольной формы, которое подается в цепь первичной обмотки трансформатора 2, а вторичной (повышающей) обмотки постоянно напряжение подается к диодно-конденсаторному умножителю 5.

Из-за паразитных емкостей и индуктивностей рассеяния трансформатора 2 в цепи первичной обмотки при отсутствии специальных мер развиваются колебания в течение каждого полупериода входного напряжения.

Причем амплитуда тока, определяемая волновым сопротивлением контура, значительно превышает величину, необходимую для обеспечения перезаряда конденсаторов умножителя (электронно-лучевой трубки) и тока нагрузки. В данном устройстве предотвращение колебаний достигается путем ухудшения добротности контура первичной обмотки трансформатора 2 на отдельных участках каждого полупериода. С этой целью в усилителе 25 сигнала рассогласования с помощью транзистора 26 непрерывно сравнивается напряжение на датчике 24 тока с напряжением на резисторе 30, определяемым усилителем 6 сигнала рассогласования. В свою очередь, выходное напряжение усилителя 6 зависит от внешних факторов— колебаний входного напряжения, тока нагрузки, регулировки выходного напряжения .и т.д. Пусть для некоторого сочетания этих факторов напряжение на резисторе 30 соответствует значению тока через резистор 24 I a„. Тогда при значениях тока в контуре первичной обмотки. трансформатора 2 меньших, чем I ир составной транзистор регулирующего элемента 4 будет открываться, напряжение Up на нем будет минимальным (фиг. 2, участки t ä -t<, t > -t ) .

Наоборот, при превьпиении током значения Е, регулирующий элемент 4 перелом ходит в линейный режим или запирается и напряжение Up увеличивается (участки t t t 2 >) Учас ,ток ta — й.2 соответствует первому полупериоду паразитных колебаний.

Благодаря увеличению активного сопротивления контура (запиранию регулирующеro элемента 4), колебания затухают и ток I в течение полупериода ,поддерживается на уровне, почти равНОМ Е, мч

Очевидно, что при изменении внешних воздействующих факторов этот

1081630 уровень будет соответственно меняться, обеспечивая при этом заданную стабильность выходного напряжения У „„.

Однако колебания в любом случае будут предотвращаться, а ток I всег- 5 да будет меньше амплитудного значения при свободных колебаниях.

В режиме короткого замыкания в нагрузке напряжение на выходе истокового повторителя 20 снижается почти

10 до нуля. Транзистор 33 блока 32 защиты открывается и шунтирует опорный вход усилителя 6 сигнала рассогласования. При этом величина остаточного опорного напряжения на базе транзис- !5 тора 7 определяется резисторами 16, 18 и 35 и диодом 34. Поскольку транзистор, 8 при этом оказывается запертым, выходное напряжение усилителя 6 сигнала рассогласования в данном ре- 20 жиме определяется величинами резисторов 10 и 13, включенных в цепи эмиттеров транзисторов 7 и 9 соответственно, а также величиной остаточного опорного напряжения. Благода25 ря описанному управлению с помощью транзистора 26 в цепи регулирующего элемента 4 устанавливается определенное значение уровня ограничения тока I, причем выбором величин указанных резисторов и остаточного опорного напряжения этот уровень может быть установлен меньшим по сравнению с номинальным режимом.

При длительном коротком замыкании,например - при замыкании высоковольтного присоединителя на корпус, этот уровень детермннируется работой транзисторов 7 и 9 в режиме стабилизаторов тока. При пуске или после окончания разряда электронно- лучевой трубки, благодаря остаточному опорному напряжению, обеспечивается "мягкий" выход стабилизатора на номинальный режим.

Таким. образом, в предложенном устройстве обеспечивается существенное снижение потерь мощности на эле-. ментах в цепи силового регулятора за счет предотвращения колебаний и ограничения тока на определенном уровне как в номинальном режиме, так и при коротком замыкании ..в нагрузке.

108 Е 630

Составитель Л.Морозов

Редактор Н.Лазаренко ТехредТ.Маточка Корректор Г.решетник

Заказ 1551/44 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4