Высоковольтный стабилизатор-коммутатор

 

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗА- } ТОР-КОММУТАТОР, содержащий первый , и второй инверторы, питающие входы которых соединены с выходом линейного регулятора напряжения, выходы с входами соответственно первого и второго высоковольтных блоков выпрямления , а управляю ще входы через первый переключатель и широтноимпульсный модулятор - с выходом задающего генератора, стабилизированный источник напряжения, выходная цепь которого включена между положительным полюсом первого высоковольтного блока вьтрямления и клеммой для подключения потенциального вывода нагрузки, блок стабипитронов, включенный между положительньм полюсом первого и отрицательным полюсом второго высоковольтных блоков выпрямления , усилитель сигнала рассогласования , выход которого подключен к управляющему входу линейного регулятора напряжения, соединенного питающим входом с клеммами для подключения первичного источника питания , первый генератор коротких им пульсов, один КЗ входов которого соединен с для подключения первого источника управлякицих сигналов , а выход через усилитель г с управляющим входом широтно-импульсного модулятора, три резистора, первый из которых одним из выводов соединен с отрицательным полюсом первого высоковольтного блока выпрямления , отличающийся тем, что, с целью получения третьего уровня выходного напряжения и повьшения качества стабилизации, в него введены второй переключатель, ключ, резистивный делитель напряжения , второй генератор коротких импульсов и три источника опорного напряжения, причем оба входа усилителя сигнала рассогласования через второй переключатель соединены с шиной нулевого потенциала, один из (Л его входных выводов, кроме того, через второй резистор подключен к отрицательному полюсу первого высоковольтного блока выпрямления, а другой входной вывод через третий резистор - к среднему выводу резистивного делителя напряжения, СП включенного последовательно с первым о и вторым источниками опорного напряжения между положительным полюсом первого высоковольтного блока выпрямления и щиной нулевого потен .циала, третий источник опорного напряжения включен между другим вьшодом первого резистора и шиной нулевого потенциала, управляю1цие входы обоих переключателей соединены с клеммами для подключения первого источника управлякицих сигналов и с выходом второго генератора коротких импульсов, а другой вход первого генератора коротких импульсов, вход второго генератора коротких

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9? (1??

4 (s I? Н 02 М 3/335

0llMCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITA3 (21) 3458585/24-07 .(22) 25.06.82 (46) 15.04.85. Бюл. И 14 (72) Г.Л. Хренников (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 584294, кл. С 05 Р 1/56, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

II? 851372, кл. С 05 Р 1/56, 1979. (54) (57) BblCOKOBOIlbTHbN СТАБИЛИЗАТОР-КОММУТАТОР, содержащий первый и второй инверторы, питающие входы которых соединены с выходом линейного регулятора напряжения, выходы— с входами соответственно первого и второго высоковольтных блоков выпрямления, а управляюцие входы через первый переключатель и широтноимпульсный модулятор — с выходом задающего генератора, стабилизированный источник напряжения, выходная цепь которого включена между положительным полюсом первого высоковольтного блока выпрямления и клеммой для подключения потенциального вывода нагрузки, блок етабилитронов, включенный между положительным полюсом первого и отрицательнья полюсом второго высоковольтных блоков выпрямления, усилитель сигнала рассогласования, выход которого подключен к управляющему входу линейного регулятора напряжения, соединенного питающим входом с клеммами для подключения первичного источника питания, первый генератор коротких импульсов, один иэ входов которого соединен с клеммами для подключения первого источника управляющих сиг» валов, а выход через усилитель вЂ, с управляющим входом широтно-импульсного модулятора, три резистора, первый из которых одним из выводов соединен с отрицательным полюсом первого высоковольтного блока выпрямления, отличающийся тем, что, с целью получения третьего уровня выходного напряжения и повышения качества стабилизации, в него введены второй переключатель, ключ, реэистивный делитель напряжения, второй генератор коротких импульсов и три источника опорного напряжения, причем оба входа усилителя сигнала рассогласования через второй переключатель соединены с шиной нулевого потенциала, один иэ

его входных выводов, кроме того, через второй резистор подключен к отрицательному полюсу первого высоковольтного блока выпрямления ° а другой входной вывод через третий резистор — к среднему выводу резистивного делителя напряжения, включенного последовательно с первым и вторым источниками опорного напряжения между положительным полюсом первого высоковольтного блока выпрямления и шиной нулевого потен,циала, третий источник опорного напряжения включен между другим выводом первого резистора и шиной нулевого потенциала, управляющие входы обоих переключателей соединены с клеммами для подключения первого источника управляющих сигналов и с выходом второго генератора коротких импульсов, а другой вход первого генератора коротких импульсов, вход второго генератора коротких

1150710 импульсов и управляющий вход ключа, динены с клеммами для подключения

1 включенного параллельно второму второго источника управляющих сигисточнику опорного напряжения, сое- налов.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации питания анода электронно"лучевой трубки (ЭЛТ) с барьерным люминофором. 5

Известен высоковольтный стабилизатор-коммутатор, содержащий первыи и второй высоковольтные блоки выпрямления, входы которых через .первый из управляемых переключателей соединены с выходом регулятора напряжения, усилитель сигнала рассогласования, выход которого подключен к управляющему входу регулятора напряжения, а оба входных вывода через второй управляемый переключатель подключены к шине нулевого потенциала, стабилитрон, включенный между плюсовым полюсом первого высоковольтного блока выпрям 20 ления, соединенным с клеммой для подключения потенциального вьвода нагрузки, и отрицательным полюсом второго высоковольтного блока выпрямления, четыре резистора, иэ которых первый и второй включены соответственно между отрицательным и положительнь»м полюсами первого и второго высоковольтных блоков вьптрямлеяия и шиной нулевого потен- ЗО циала, а третий и четвертый — между теми же полюсами и входными выводами усилителя сигнала рассогласования,j1) .

Недостатками известного устройства являются низкие надежность

КГЩ и качество стабилизации, большое время йереключеяия верхнего и нижнего уровней выходного напряжения, отсутствие промежуточного 4О уровня.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является высоковольтный стабилизатор-коммутатор, содержащий первый.и второй инверто- 45 ры, питающие входы которых соединены с вь»ходом линейного регулятора напряжения, выходы — с входами соответственно первого и второго высоковольтных блоков выпрямления, а управляющие входы через переключатель и широтно-импульсный модулятор — с выходом задающего генератора стабилизированный источник напряжения, выходная цепь которого включена между положительным полюсом первого высоковольтного блока выпрямлення и клеммой для подключения потенциального вьвода нагрузки, блок стабилитронов, включенный между положительным полюсом первого и отрицательным полюсом второго высоковольтных блоков выпрямления, усилитель сигнала рассогласования, выход которого подключен к управляющему входу линейного регулятора напряжения, соединеяного питающим входом с клеммами для подключения первичного источника питания, а входные выводы — к отрицательному полюсу первого и положительному полюсу второго высоковольтных блоков выпрямления, соединенным через первый и второй из совокупности резисторов с шиной нулевого потенциала, генератор коротких импульсов, вход которого соединен с клеммами для подключения источника управляющих сигналов, соединенными также с . управляющими входами переключателя и усилителя сигнала рассогласования, а выход через усилитель — с управляющим входом широтно-импульсного модулятора (2) .

Недостаток указанного устройства также проявляется в отсутствии промежуточного уровня выходного напряжения и в низкой стабильности вырабатьваемых уровней.

Цель изобретения - получение третьего уровня выходного напряжения и повышение качества стабилизации.

1150710 4

Поставленная цель достигается тем что в высоковольтный стабилиэатор- . коммутатор, содержащий первый и второй инверторы, питающие входы которых соединены с выходом линейного регулятора напряжения, выходы — с входами соответственно первого и второго высоковольтных блоков выпрямления, а управляющие входы через первый переключатель и широтно-импульсный модулятор — с выходом задающего генератора,стабилизированный источник. напряжения, выходная цепь которого включена между положительным полюсом первого высоковольтного блока выпрямления и клеммой для подключения потенциального вывода нагрузки, блок стабилитронов, включенный между положительным полюсом первого и отрицательным полюсом второго высоковольтного блоков выпрямления,усилитель сигнала рассогласования, выход которого подключен к управляющему входу линейного регулятора напряжения, соединенного питающим входом с .клеммами для подключения первичного источника питания, первый генератор коротких импульсов, один из входов которого соединен с клеммами для подключения первого источника управляющих сигналов, а выход через усилитель — с управляющим входом широтно-импульсного, . модулятора, три резистора, первый из которых одним из выводов соединен с отрицательным полюсом первого высоковольтного блока выпрямления, введены второй переключатель, ключ, реэистивный делитель напряжения, второй генератор коротких импульсов и три источника опорного напряжения, причем оба входа усилителя сигнала рассогласования через второй переключатель соединены с шиной нулевого потенциала, один из его входных выводов, кроме того,через второй резистор подключен к отрицательному полюсу первого высоко вольтного блока выпрямления, а другой входной вывод через третий резистор — к среднему выводу резистивного делителя напряжения, включенного пдследовательно с первым и вторым источниками опорного напряжения между положительным полюсом первого высоковольтного блока выпрямления и шиной нулевого

ЗО

45 потенциала, третий источник опорно. го напряжения включен между другим выводом первого резистора и шиной нулевого потенциала, управляющие входы обоих переключателей соединены с клеммами для подключения первого источника управляющих сигналов и с выходом второго генератора коротких импульсов, а другой вход

Ф первого генератора коротких импульсов, вход второго генератора коротких импульсов и управляющий вход ключа, включенного параллельно второму источнику опорного напряжения, соединены с клеммами для подключения второго источника управляющих сигналов.

На фиг.1 представлена функциональ ная схема высоковольтного стабилизатора-коммутатора, на фиг.2 ч-) временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу.

Устройство содержит линейный регулятор 1 напряжения, инверторы

2 и 3, высоковольтные- блоки 4 и 5 выпрямления, блок 6 стабилитронов, стабилизированный источник 7 напряжения, задающий генератор 8, широтноимпульсный модулятор 9, переключатели 10 и 11, усилитель 12 сигнала рассогласования, генераторы 13 и 14 коротких импульсов, усилитель 15, резисторы 16-18, резистивный делитель напряжения с высоковольтным

i9 и низковольтным 20 плечами, источники 21-23 опорного напряжения, ключ 24. Позицией 25 на схеме обозначена клемма для подключения потенциального вывода первичного источника питания, позициями 26 и 27— клеммы для подключения потенциальных. выводов первого и второго источников. управляющих сигналов, а позицией 28 — клемма для подключения потенциального вывода нагрузки (ЭЛТ) .29.

Питающие входы инверторов 2 и 3 соединены с выходом линейного регулятора 1 напряжения, выходы — с входами соответственно. высоковольтных блоков 4 и 5 выпрямления, а управляющие входы через переключатель 10 и широтно-импульсный модулятор 9 - с выходом задающего генератора 8. Выходная .цепь стабилизированного источника 7 напряжения включена между коложительньм полюсом высоковольтного блока 4 выпрям1150710

5 IO

30

40

55 ления и клеммой 28 для подключения потенциального вывода нагрузки 29.

Блок 6 стабилитронов включен между положительным полюсом высоковольтного блока 4 выпрямления и отрицательным полюсом высоковольтного блока 5 выпрямления. Выход усилителя 12 сигнала рассогласования подключен к управляющему входу линейного регулятора 1 напряжения, соединенного питающим входом с клеммами для подключения первичного источ-ника питания (клеммой 25 и шиной нулевого потенциала). Один из входов генератора 13 коротких импульсов соединен с клеммами для подключения первого источника управляющих сигналов (с клеммой 26 и шиной нулевого потенциала), а выход через усилитель 15 — с управляющим входом широтно-импульсного модулятора 9.

Резистор 16 одним из выводов соединен с отрицательным полюсом высоковольтного блока 4 выпрямления. Оба входа усилителя 12 сигнала рассогласования через переключатель 11 соединен с шиной нулевого потенциала, один из его входных выводов, кроме того„ через резистор 17 подключен к отрицательному полюсу высоковольтного блока 4 выпрямпения, а другой входной вывод через резистор 18 — к среднему выводу реэисуивного делителя 19-20 напряже.ния, включенного последовательно с источниками 21 и 22 опорного напряжения между положительным полюсом высоковольтного блока 4 выпрямления и шиной нулевого потенциала.

- Источник 23 опорного напряжения включен между другим выводом резистора 16 я шиной нулевого потенциала.

Управляющие входы переключателей

10 и 11 соединены с клеммами для подключения первого источника управляющих сигналов (клеммой 26 я шиной нулевого потенциала) и с ! выходом генератора 14 коротких ,импульсов. Другой вход генератора 13 коротких импульсов, вход генератора 14 коротких импульсов я управляющий вход. ключа 24, включенного параллельно источнику 22 опор» ного напряжения, соединены с клеммами для подключения второго источника управляющих сигналов (клеммой

27.и шиной нулевого потенциала).

Устройство работает следующим образом.

Генератор 8 вырабатывает переменное напряжение прямоугольной формы повышенной частоты (3050 кГц). В модуляторе 9 длительность импульса этого напряжения уменьшается в 3-4 раза, после чего он подается на управляющие входы инверторов 2 и 3, лри этом на выходах последних форма напряжения повторяет форму входного. Далее эти импульсы индуктивностью и емкостью высоковольтного трансформатора блоков 4 иля 5 превращаются в синусоидальные с уменьшенной амплитудой, а затем выпрямляются и сглаживаются.

При положении переключателей 10 и

11 "Ssepx" работают только инвертор 2 и блок 4 выпрямления, а инвертор 3 и блок 5 выпрямления не работают. Напряжение на выходе блока 4 выпрямления (обычно это

6 кВ), стабилизируется контуром обратной связи, включающим делитель 19-20 источники 21 и 22 опорного напряжения, усилитель 12 сигнала рассогласования, силовые блоки 1,2,4. Ток через блок 6 стабилитронов в этом режиме не проходит, поскольку их напряжение стабилизации выбрано несколько выше выходного напряжения блока 4 выпрямления.

На выходе устройства (на аноде ЭЛТ

29) напряжение (фиг.2а) при этом равно верхнему уровню (12 кВ), поскольку на выходе источника 7 имеется также напряжение (6 кВ). При замыкания ключа 24 напряжение на выходе блоха 4 выпрямления будет иметь промежуточное значение (например, 3 кВ), а на выходе устройства будет формироваться промежуточный стабильный уровень напряжения (в нашем случае 9 кВ).

При положении переклнщателей 10 я 11 "Вниз" под действием выходного напряжения блока 5 выпрямления протекает ток через блок 6 стабилитронов, диоды блока 4 выпрямления, резистор 16 и источник 23 опорного напряжения, Напряжение на выходе блока 4 выпрямления при этом близко к нулю, а на выходе устройства равно нижнему уровню U,„ (6 кВ).

Положение переключателей 10 и 11 определяется наличием сигнала U (фиг.2 9 ) на управляющем входе с

7 11 клеммой 26, положение ключа 24 — наличием сигнала U (фиг. 2 Ь ) на управляющем входе с клеммой 27. Усилитель 12 контролирует либо ток через блок 6 стабилитронов (напряжение на резисторе 16) при нижнем уровне выходного напряжения U8blx либо напряжение на выходе блока 4 выпрямления при других уровнях и верхнем положении переключателей 10 и 11. Ток стабилитронов блока 6 при нижнем уровне выходного напряжения определяется элементами 16, Вык

23 и выбирается равным минимально допустимому для данного типа стабилитронов, При различных напряжениях на аноде экран ЭЛТ 29 светится различным цветом (обычно красным, зеленым и желтым при промежуточном уровне). Переключение уровней осуществляется с частотой 30-40 Гц. В зависимости от наличия разноцветной информации соотношение длительностей уровней меняется вплоть до исчезновения одного или двух на длительное время.

Анод ЭЛТ 29 имеет емкость на землю (800-1000 пФ). Для того, чтобы перезарядить этот конденсатор на

I несколько киловольт за время 50100 мкс необходимы импульсы мощйости, измеряемые киловаттами.

При переключении на верхний уровень с нижнего вместо блоков 3 и 5 начинают работать блоки 2 и 4, а усилитель 13 сигнала рассогласования начинает измерять напряжение на выходе блока 4 выпрямления через делитель 19-20. Поскольку оно вначале равно нулю, то регулятор 1 напряжения полностью открыт. Одновременно генератор 13, воспринимая сигнал управления с управляющего входа с клеммой 26, вырабатывает короткий импульс U (фиг.2 ) и через усилитель 15 на время импульса полностью открывает модулятор 9. На выходе блока 4 выпрямления происходит резкое увеличение напряжения и через конденсатор на выходе источника 7 осуществляется быстрый заряд емкости ЭЛТ 29. Контур обратной связи ограничивает рост напряжения заданным уровнем, закрывая регулятор 1. Импульс от генератора 13 установлен несколько более длительным, чем от генератора 14.

50710 8

При переключении "Вниз" через блоки 3,5 и 6 происходит интенсивный разряд емкости ЭЛТ 29, посколь25

5

1О 5

55 ку регулятор 1 открыт усилителем

12 сигнала рассогласования иэ-эа того, что иа резисторе l6 отсутствует напряжение. Когда на выходе блока 4 выпрямлення напряжение снизится до нуля и откроются его диоды, . появившееся на резисторе 16 напряжение закроет регулятор 1. Модулятор

9 и в этом режиме по той жв причине был открыт и закрывается несколько позже регулятора. 1. Подключение управляющего входа с клеммой 27 к другому входу генератора 13 необходимо для открывания модулятора 9 при переключении с промежуточного уровня на верхний (фиг. 2а,третий импульс) .

Сигнал U26 на вход управления с клеммой 26 подается для получения нижнего уровня, сигнал U<< на вход управления с клеммой 27 — для получения нижнего и промежуточного уровней выходного напряжения (фиг.2а-8)

При отсутствии нижнего уровня коммутации с верхнего. уровня на средний осуществляется подачей сигнала Uqg на вход управления с клеммой 27. Вследствие этого генератор

14 вырабатывает короткий импульс

U14 (фиг.2 ), который переводит переключатели 10 и 11 на время импульса в. нижнее положение. Поскольку этот импульс короче, чем у генератора 13, разряд емкости ЭЛТ 29 происходит до нижнего уровня, а несколько ниже промежуточного. После окончания импульса 014 генератора 14 переключатели 10 и 11 переключаются в верхнее положение и происходит дозаряд до промежуточного уровня.

Модулятор 9 еще открыт и не мешает провести дозаряд. Контур обратной связи из элементов 19, 20, 21, 18, 12, 1, 2, 4 поддерживает далее этот уровень неизменным.

В известном устройстве (2 нестабильность верхнего уровня выходного напряжения U

1150710

I,7 г ц

g Uio

9 очень малой.. Таким образом, в предлагаемом устройстве уменьшена нестабильность уровней и получен промежуточный стабильный .коммутиВНИИ ПИ Заказ 2158/42 .

Тираж 646 Подписное

Филиал ППП "Патент", r..Óàãîðîä,,ул. Проектная, 4 руемый уровень выходного напряжения Ug <» . Ha зкране ЗЛТ это приводит к стабильности расположения знаков н к появлению промежуточного цвета.