Высоковольтный регулируемый источник вторичного электропитания

 

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ по авт.св. К 1091142, отличающийся тем, что, с целью обеспечения устойчивости работы источника в условиях кратковременных режимов короткого замыкания нагрузки, введен управляемьй ключ, при этом узел управления тиристора снабжен цепью с выходом, импульс управления которого сдвинут на 180 относительно основного выхода, причем силовой переход управляемого ключа включен между базой транзистора и общим выводом низковольтного источника питания, а второй выход узла управления тиристора соединен с входом управляемого ключа. (Л У 35 Ю О 50

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(5l) II 02 Г(3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 11,"!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1091142 (21) 3679163/24-07 (22) 26.12.83 (46) 15.05.85. Бюл. Р 18 (72) С.В. Павлов, Г.К. Бороничев и В.И. Андреев (53) 621.314.57(088.8) (56) i. Авторское свидетельство СССР

М 1091142, кл. Н 02 М 3/335, 1982. (54) (57) ВИСОКОВОЛЬТНЬЙ РЕГУЛИРУЕИИЙ

ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ по авт.св. И 1091142, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения устойчивости работы источника в условиях кратковременных режимов короткого замыкания нагрузки, введен управляемый ключ, при этом узел управления тиристора снабжен цепью с выходом, импульс управления которого о сдвинут на 180 относительно основного выхода, причем силовой переход управляемого ключа включен между базой транзистора и общим выводом низковольтного источника питания, а второй выход узла управления тириСтора соединен с входом управляемого ключа.

1 1156

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке высоковольтных источников электропитания широкого класса электронных приборов

По основному авт.св. В 1091142 известно устройство, содержащее низ. ковольтный источник питания, импульс ный преобразователь, состоящий из последовательно соединенных накопительного конденсатора, тиристора и первичной обмотки повышающего трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю, а также узел управления,подключниый куправ» ляющему входу тиристора, и транзистор; коллектор которого соединен с соответствующим выводом низковольтного источника питания через дополнительный резистор, а база соединена с двивжом переменного резистора, под ключенного параллельно низковольтному источнику $17 .

Однако это устройство надежно и устойчиво работает только в стационарном режиме — при постоянной величине нагрузки выходного выпрямителя.

При возникновении в цепи нагрузки выпрямителя кратковременных режимов короткого замыкания или близких к ним режимов возможны сбои в работе преобразователя напряжения. Указан4 ные режимы возникают, например, при использовании источника как генератора высоковольтных импульсов, при перебоях в процессе высоковольтной тренировки электронных приборов, при испытаниях изоляции и т.п.

Причины сбоев в работе устройства в условиях кратковременных режимов короткого замыкания обусловлены самим принципом выключения тиристора — за счет перемены знака разрядного тока в цепи, содержащей последовательно включенные накопительный конденсатор, первичную обмотку повышающего трансформатора и тиристор. Для надежного выключения тиристора процесс разрядки конденсатора должен обязательно носить колебательный характер, т.е. .добротность указанной цепи должна быть больше 1. Во время кратковременных режимов короткого замыкания источника в разрядную цепь со стороны нагрузки вносится затухание такой величины, что процессы в ней перестают носить колебательный характер. Моменты возникновения кратковременных ре208 жимов короткого замыкания на выходе источника не связаны с моментами включения тиристора. Поэтому, если

1 „ замыкание выходной цепи устройства . S происходит во время разряда конденсатора через обмотку трансформатора и тиристор, то последний может не выключаться и останется в неуправляемом постоянно включенном состоянии, 10 а транзистор — в состоянии насыщения.

Цель изобретения — обеспечение устойчивости работы источника в условиях кратковременных режимов короткого замыкания нагрузки.

И Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтный регулируемый источник вторичного электропитания введен управляемый ключ, при этом узел управления тиристора снабжен

20 цепью с выходом, импульс управления о которого сдвинут на 180 относительно основного выхода, причем силовой переход управляемого ключа включен между базой транзистора и общим выво25 дом низковольтного источника питания, а второй выход узла управления тиристора соединен с входом управляемого транзисторного ключа.

Па фиг.1 приведена схема предлагаемого высоковольтного регулируемого источника вторичного электропитания; йа фиг.2 — кривые напряжений.

Устройство, представленное на фиг.1, содержит низковольтный источник 1 электропитания, импульсный преобразователь 2, включающий последовательно соединенные накопительный конденсатор З,тирнстор 4 и первичную обмотку повышающего трансформатора 5, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю 6, узел 7 управления тиристора, выход которого подключен к управляющему электроду тиристора 4, транзистор .8, коллектор которого соединен через резистор 9 с положительным полюсом источника 1 питания, эмиттер транзистора через накопительный конденсатор 3 соединен ! с отрицательным общим выводом источ © ника 1 питания, а база транзистора соединена с движком регулируемого резистора 10, который через резистор

11 подключен одним концом к положительному полюсу источника 1 питания, общий вывод которого подключен к другому концу регулируемого резистора, управляемый ключ 12, силовой переход торого включен между базой транзис1156208 тора 8 и общим выводом источника 1 питания, а вход ключа 12 подключен к основному выходу узла 7 управления тиристора.

Устройство работает следующим 5 образом.

Напряжение на конденсаторе 3, включенном в эмиттерную цепь транзистора 8» повторяет напряжение на базе этого транзистора (отличаясь от него на малую величину 1 0,7 В, см. фиг.2). Поэтому величина напряжения на конденсаторе 3 может регулироваться практически в пределах 0 — Е с помощью резистора 10. При включе- 15 нии тиристора 4 в момент t„ (фиг.2) начинается разряд конденсатора 3 на первичную обмотку повьпиающего трансформатора 5. Процесс разряда носит колебательный характер, что 20 обусловлено наличием индуктивности рассеяния трансформатора или специально включенной инпуктивностью. В силу у иполярной проводимости тиристора 4 через него протекает только 25 одна половина разрядного тока (длительность полуволн равна 0>5 To p ), I после чего тиристор выключается.

Напряжение на конденсаторе в цикле разряда изменяется от значения Ц (+) щб до значения Ц (-) по гармоническому закону, а напряжение на аноде тиристора изменяется в тех же пределах скачкообразно. При этом на вторичной обмотке питающего трансформатора 5 находится импульс напряжения, повторяющий по форме перепад напряжения на конденсаторе, но увеличенный по амплитуде в и раз. Длительность этого импульса равна половине периода собственных колебаний разрядной цепи.

Периодическая последовательность таких импульсов поступает далее на выпрямитель 6, на выходе которого образуется выпрямленное напряжение.

В момент времени t, при перемене знака разрядного тока через тиристор, последний выключается и начинается цикл заряда конденсатора 3 через транзистор 8 и резистор 9 до напряжения, установленного резистором 10. При этом важно отметить, / что в этот момент управляющее напряжение база-эмиттер транзистора .Равно пРимеРно удвоенному начальному значению напряжения на конденсаторе (из-за перезаряда конденсатбра лл значения Ц (-). .Транзистор, таким образом, оказывается в состоянии насыщения и скорость заряда конденсатора определяется постоянной времени цепочки элементов 3 и 9. Для этого, чтобы конденсатор успевал зарядиться до своего максимального напряжения Е, постоянная времени заряда должна быть примерно в 3 раза меньше половины периода включения тиристора.

Для ограничения импульса базового тока в цепь базы должен быть включен резистор, не показанный на фиг.1.

Резистор 10 позволяет регулировать напряжение Ц (+) на конденсаторе от нуля до величины Е. Пропорционально этому изменяется и выходное напряжение источника. Благодаря наличию в схеме узла 7 управления, имеющего два выхода, импульсное напряжение между которыми сдвинуто на 180,, через половину периода запускающих импульсов после включения тиристора

4, происходит включение транзисторного ключа на время Г,, в течение которого напряжение на базе транзистора 8 оказывается близким к нулю.

При этом, если схема функционирует нормально, то величина зарядного тока, протекающего через транзистор 8, к этому моменту времени равна нулю (процесс заряда закончился) и замыкание базы с помощью ключа 12 не оказывает никакого влияния иа работу схемы. Если же тиристор остается во включенном состоянии, то через транзистор и тиристор протекает ток насыщения I Е/R (где R — зарядный резистор), а напряжение на базе тран-. зистора равно Uy .+ U, где U — напряжение на аноде тиристОра во вклю.ченном состоянии (см. пунктирную линию на фиг.3). Включение транзисторного ключа 12 в этом случае вызывает запирание транзистора 8 и выключение тиристора 4, после чего (момеит ) начинает заряжаться конденсатор

3 и продолжается нормальное функционирование схемы преобразователя. Добавочный резистор 11 прЕдотвращает замыкание низковольтного источника

1 через транзисторный ключ 12 в верхнем положении движка переменного резистора 10.

Таким образом, введение в схему высоковольтного регулируемого источника вторичного электропитания, управляемого ключа и узла управления с двумя выходами, напряжение между

1156208 й() ИсН

Составитель И. Никитин

Редактор М. Бандура Техред 0:Ващишина Корректор Л. Пилипенко

Заказ 3192/53 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 которыми сдвинуто на 180, обеспечивает восстановление нормальной работы устройства в случае, если тиристор преобразователя окажется благодаря резким колебаниям величины нагрузки

I в невыключенном состоянии.