Высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) Оц (н)ю G 05 F 1/563

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ.И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (21) 3823616/07 (22) 10.12.84 (46) 15.11.91. Бюл, N. 42 (72) М.Н.Бардин, Н.И.Дуплин Л.А.Кессельман, В.И.Кратенко и В,В.Купырев (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Заявка ФРГ М 3125241А1, кл. G 05 F 1/64, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N . 1180860„кл. G 05 F 1/64, 1983. (54)(57) 1. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий трансформатор с магнитопроводом, первичной обмоткой, со.единенной с клеммами для подключения источника переменного напряжения, и двумя вторичными обмотками, умножитель напряжения, вход которого подключен к первой вторичной обмотке трансформатора, фильтр, входной потенциальный вывод которого соединен с выходным аысокопотенциальным выводом умножителя напряжения, а выход — с клеммами для подключения нагрузки усилитель сигнала рассогласования, опорный .вход которого подключен к выходной цепи источника опорного напряжения, транзисторный регулирующий элемент, включенный через . вспомогательный выпрямитель между выводами второй вторичной обмотки трансформатора и соединенный управляющим входом с выходом усилителя сигнала рассогласования, отличающийся тем, что, с. целью повышения стабильности и уменьшения пульсаций выходного напряжения, в него введены источник постоянного напряжения, дополнительные регулятор напряжения и усилитель сигнала рассогласования, а магнитопровод трансформатора выполнен трехстержневым, причем первичная, йераая и вторая вторичные обмотки трансформатора расположены на отдельных стержнях магнитопровода, питающий вход дополнительного регулятора напряжения соединен с выходом источника постоянного напряжения, а выход включен между выходным низкопотенциальным выводом умножителя напряжения и шиной нулевого потенциала, сигнальный вход основного усилителя сигнала рассогласования соединен с выходкой цепью дополнительного регулятора напряжения, сигнальный и опорный входы дополнительного усилителя сигнала рассогласования подключены к выходным цепям соответственно стабилизатора и источника опорного напряжения, а выход — к управляющему входу дополнительного регулятора напряжения.

2. Стабилизатор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что источник постоянного напряжения выполнен в виде дополнительного вспомогательного выпрямителя, вход которого подключен к третьей вторичной обмотке трансформатора, расположенной на том же стержне магнитопровода, что и первичная обмотка.

3. Стабилизатор по п.1. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что дополнительный регулятор напряжения выполнен в виде транзисторного регулятора напряжения параллельного типа, выход которого зашунтирован диодом, включенным в обратном направлении.

1243528

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах электропитания электронных и ионных пушек.

Целью изобретения является повыше- 5 ние стабильности и уменьшение пульсаций выходного напряжения. На чертеже представлена функциональная схема предложенного высоковольтного стабилизатора постоянного напряжения. 16

Устройство .содержит однофазный трансформатор.с трехстержневым магнитопроводом 1, первичной 2 и вторичными 3-5 обмотками, умйожитель 6. напряжения, фильтр.7, усилители 8, 9 сигнала paccorna- 15 сования, вспомогательные выпрямители 10, 11, транзисторный регулирующий элемент

12, регулятор 13 напряжения параллельного типа с конденсаторным фильтром 14, балластным резистором 15 и транзистором 16; 20 диод 17; Вторичная обмотка 5 трансформатора и вспомогательный выпрямитель 11 составляют-.в совокупности источник постоянного напряжения. Позициями 18, 19 на схеме обозначены клеммы для подключе- 25 ния источника переменного напряжения, позициями 20, 21 — клеммы для подключения нагрузки, а позицией 22 — потенциальный вывод источника опорного напряжения. Первичная обмотка 2 и вторич- 30 ная обмотка 5 трансформатора расположе.ны на одном из стержней магнитопровода

1, а вторичные обмотки 3, 4 — на других его стержнях. Первичная обмотка 2 соединена с клеммами 18,.19. Вход умножителя 6 на-. 35 пряжения подключен к вторичной обмотке

3. Входной потенциальный вывод фильтра 7 соединен с выходным. высокопотенциальным выводом умножителя 6 напряжения, а выход — с клеммами 20; 21. Опорный вход 40 усилителя 8 сигнала рассогласования подключен к выходной цепи источника опорного напряжения с потенциальным выводом 22, а сигнальный вывод соединен с выходной qanbe регулятора 13 на- 45 пряжения. Хранзйсторный регулирующий элемент 12 включен через вспомогательный выпрямитель 10 между выводами вторичной обмотки 4 трансфо рматора и соединен уп равляющи м 50 входом с выходом усилителя 8 сигнала рассогласования, Питающий вход регулятора 13 напряжения соединен с выходом источника постоянного напряжения (с выходом вспомогательного выпрями- 55 теля 1.1), а выход включен. между выходным низкопотенциальным выводом умножителя 6,напряжения и шиной нулевого потенциала. Сигнальный и опорный входы усилителя 9 сигнала рассогласования подключены к выходным цепям соответственно стабилизатора и источника опорного напряжения с потенциальным выводом 22, а выход — к управляющему входу

13 напряжения, выход которого зашунтирован диодом 17, включенным в обратном направлении, Работает устройство следующим образом.

Первичная обмотка 2 трансформатора, намотанная на крайнем стержне магнитопровода 1 воспринимает входное переменное напряжение Uax и создает магнитный поток Ф2,, который перераспределяется между другими стержнями магнитопровода

1 с вторичными обмотками.3, 4 Фз, Ф4. В любой момент времени сохраняется основное соотношение для магнитных потоков:

Ф2 = Фз+ Ф4 или ФЗ = Ф2- Ф4

На вторичной обмотке 3 с числом витков

Яз переменное напряжение 1з определяется как бФЗ уч (бФ2 бФ4

dt 8 3(бт dt

Изменением тока, протекающего по вторичной обмотке 4, достигают перераспределения магнитных потоков Фз и Ф4, чем и обеспечивают возможность регулирования напряжения !з..

Сразу после включения устройства выходное напряжение 0»< еще не достигает своего номинального значения. На выходе усилителя.9 сигнала рассогласования уста. навливается отрицательное напряжение U9, которое запирает транзистор 16 регулятора

13. Этим на выходе регулятора 13 обеспечивается максимальное напряжение U13 которое складывается с выходным напряжением

08 умножителя 6.

Рост 01з выше уровня. определяемого величиной опорного напряжения Uan, при= водит к увеличению положительного напряжения U8 на выходе усилителя 8 сигнала рассогласования, что, в свою очередь, дополнительно открывает регулирующий транзистор 12, Увеличение коллекторного тока l12 вследствие роста напряжения U8 приводит к увеличению тока, протекающего по вторичной обмотке 4, Тем самым увеличивается магнитное сопротивление среднего стержня магнитопровода 1, что обусловливает перераацеделение потоков

Ф4 и Фз в сторону увеличения последнего, Напряжение la на 1инает возрастать,-растут выходное напряжение-Ue умножителя 6 и вьходное напряжение 0»х всего стабилизатора.

1243528

Когда напряжение U»< на выходе стабилизатора достигает номинального уровня, определяемого величиной U

О»х

Й номинальном режиме канал регули- 10 рования. включающий в себя усилитель 8 сигнала рассогласования, регулирующий транзистор 12, выпрямитель 10 и вторичнуюобмотку 4, обеспечивает поддержание напряжения О1з на выходе регулятора 13 близ- 15 ким к .требуемому уровню, задаваемому .напряжением Uon и соотношением резисторов делителя во входной цепи усилителя 8, Регулятор 13 напряжения, выполненный в виде непрерывного транзисторного 20 регулятора параллельного типа, характеризуется высоким быстродействием, чем достигаются высокие фильтрующие и точностные характеристики стабилизатора

s целом. По сравнение с известными уст- 25 ройствами наличие s выходной цепи умножителя 6 напряжения дополнительного быстродействующего регулятора позволяет при тех же массогабаритных показателях фильтруещих элементов в несколько раз 30 снизить амплитуду пульсаций выходного напряжения Ов . При скачкообразных изменениях входного напряжения О и тока нагрузки существенно повышается стабильность выходного напряжения О»х. поскольку минимальная инерционность регулятора

13 обеспечивает активное подавление выходной переменной составляющей в диапазоне от единиц герц до единиц килогерц.

Использование в «эчестве дополнительного регулятора 13 напряжения .параллельной схемы включения транзистора 16 существенно повышает надежность работы всего стабилизатора B режимах кратковре-. менных пробоев между выходными клемма-ми 20, 21, Даже при коротком замыкании на выходе стабилизатора напряжение на транзисторе 16. не может превысить уровня напряжения источника постоянного напряжения (несколько десятков вольт).

При этом ток короткого замыкания вообще не протекает по регулирующему транзистору 16. а течет по обратному диоду 17 и параллельно — по цепи конденсатор 14— балластный резистор 15; Поскольку пере- грузочная способность по току диодов, конденсаторов и резисторов существенно выше, чем транзисторов, надежность работы данного стабилизатора оказывается весьма высокой.

1243528

Составитель Л.Морозов

Редактор А.Бородкина Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 4639 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101