Высоковольтный источник

 

Изобретение относится к области импульсной техники. Может быть использовано в устройствах копировальной и множительной техники, а также в высоковольтных нейтрализаторах статического электричества. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, достигается за счет обеспечения возможности переключения напряжения постоянной составляющей тока логическим сигналам, расширения диапазона ее регулирования

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NU

РЕСПУБЛИК gg 4 . Н 03 К 3/53

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

, " М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-у 1 (21) 3874683/24-21 (22) 28.03.85 (46) 23,11,86, Вюл. Ф 43 (71) Кишиневский научно-исследовательский институт электроприборостроения Научно-производственного объединения "Микропровод" (72) В.Г. Клейменов и Л.Г. Розенблат (53) 621.373(088.8) (56) Патент США У 4042874, кл. Н 01 T 19/00, 1975 °

Патент США В 4038593, кл. Н 01 Т 19/00, 1975.

„SU„„1272478 А1 (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИСТОЧНИК (57) Изобретение относится к области импульсной техники. Может быть использовано в устройствах копировальной и множительной техники, а также в высоковольтных нейтрализаторах статического злектричества, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, достигается за счет обеспечения возможности переключения напряжения постоянной составляющей тока логическим сигналам, расширения диапазона ее регулирования

1272478 и уменьшения импульсов тока обратной полярности. Для этого в устройство дополнительно введены переключатель

l2 ключ 13, ждущий мультивибратор

14 и блок 15 вычисления модуля, а высоковольтный трансформатор снабжен третьей низковольтной обмоткой. Йа чертеже также показаны генератор 1

Изобретение относится к высоко1вольтной импульсной технике и может быть использовано в устройствах копировально-множительной техники, а также в высоковольтных нейтрализато- 5 рах статического электричества.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности переключения

1О направления пОстоянной составляющей тока логическим сигналом, расширение диапазона ее регулирования и уменьшения импульсов тока обратной полярности.

На чертеже представлена электри15 ческая принципиальная схема устройства, Высоковольтный источник содержит генератор 1 импульсов, трансформатор 2 со средним выводом в первичной

20 обмотке и первый 3 и второй 4 транзисторы, фильтр 5 нижних частот (ФНЧ), усилитель 6 рассогласования, источник 7 питания и нелинейную наг25 руэку 8 (коротрон), причем средний вывод первичной обмотки трансформатора 2 соединен с плюсовой шиной источника 7 питания, крайние — с коллекторами первого 3 и второго 4 тран30 эисторов, эмиттеры которых "соединены с общей шиной источника 7 питания, первый вывод вторичной обмотки трансформатора 2.соединен с первым выводом нелинейной нагрузки 8 (коронирующим электродом коротрона), а вто- З5 рой через ФНЧ, выполненный на параллельно соединенных конденсаторе 9 и резисторе 10, — с общей шиной источника 7 питания, к которой подключен второй вывод нелинейной нагрузки 8, один as входов усилителя 6 рассогла-. импульсов, высоковольтный трансформатор 2, транзисторы 3 и 4, фильтр 5 нижних частот, усилитель 6 рассогласования, источник 7 питания, нелинейная нагрузка 8, потенциометр 1), i входная шина 16. Фильтр 5 нижних частот выполнен на параллельно соединенных конденсаторе 9 и резисторе l O, 1 ил. сования подсоединен к средней точке потенциометра 11, крайние выводы которого соединены соответственно с плюсовой и общей шиной источника 7 питания, переключатель 12, ключ 13, ждущий.мультивибратор 14 и блок 15 вычисления модуля, а высоковольтный трансформатор 2 снабжен третьей низковольтной обмоткой, причем выход генератора 1 импульсов соединен с входом переключателя 12 и с входом запуска ждущего мультивибратора 14, управляющий вход переключателя 12 соединен с входной шиной 16 высоковольтного источника, первый и второй выходы переключателя 12 соединены с базами соответственно первого 3 и второго 4 транзисторов, выход фильтра 5 низкой частоты соединен через блок !5 вычисления модуля с вторым входом усилителя 6 рассогласования, выход которого соединен с входом регулировки длительности ждущего мультивибратора 14, выход которого соединен с управляющим входом ключа 13, выводы которого соединены с выводами .третьей обмотки высоковольтного трансформатора 2 °

Высоковольтный источник работает следующим образом, Генератор l импульсов вырабатывает последовательность импульсов со скважностью, большей единицы.

Эта последовательность поступает на вход переключателя 12 и с него (в зависимости от логического сигнала на входной шине 16 высоковольтного источника) на вход одного из двух транзисторов, например 3. Происходит усиление импульсов определенной полярности (в рассматриваемом примере

1272478 положительной),,которые с выхода транзистора 3 подаются на соответствующий вывод первичной обмотки трансформатора 2. В момент окончания каждого такого импульса задним фронтом 5 импульса генератора 1 запускается ждущий мультивибратор.l4. Он формирует одиночный импульс, который включает ключ 13 на время, равное его длительности.

Ключ 13, включаясь, шунтирует третью обмотку трансформатора 2.

Рассмотрим характер изменения напряжения во вторичной обмотке трансформатора 2 и тока нагрузки 8.

При поступлении очередного импульса напряжения на первичную обмотку трансформатора 2 происходит намагничивание его сердечника и на вторичной обмотке возникает высоковольтный импульс напряжения (положительный импульс), амплитуда которого опре- деляется коэффициентом трансформации трансформатора 2, а полярностьположением переключателя 12, т.е. логическим сигналом на входной шине 16 ,высоковольтного источника.В нелинейной нагрузке 8при этом возникает импульс

30 тока той же полярности, в частности тока коронного разряда, После прохождения импульса первичной обмотки трансформатора 2 происходит размагничивание сердечника и спад намагничивающего тока. В результате на обмотках трансформатора 2, в том числе на вторичной обмотке, должен возникнуть импульс напряжения обратной полярности.

Амплитуда его пропорциональна величине намагничивающего тока трансформа- тора 2 и эквивалентному сопротивлению нагрузки трансформатора 2. В момент перехода напряжения на обмотках через ноль, т,е. в момент, когда дол.— жен начаться процесс возникновения импульса напряжения обратной полярности, третья обмотка трансформатора

2 шунтируется ключом 13. Эквивалентное сопротивление нагрузки резко уменьшается, что препятствует нарас- 0 танию импульса напряжения обратной полярности. Величина его в данном случае определяется неидеальностью ключа 13, После окончания импульса ждущего мультивибратора 14 ключ 13 размыкается, эквивалентное сопротивление нагрузки трансформатора 2 скачкообразно возрастает и величина импульса напряжения обратной полярности увеличивается. Его амплитуда определяется величиной намагничивающего тока, который сохранился к моменту размыкания ключа 13. Чем больше продолжительность замкнутого состояния ключа 13, тем меньше амплитуда импульсов напряжения и соответствующих им импульсов тока нелинейной нагрузки 8 обратной полярности, Общие площади импульсов напряжений положительной и отрицательной полярности остаются равными ввиду свойства трансформаторов не пропускать постоянную составляющую напряжения во вторичную обмотку. Однако вследствие нелинейной зависимости тока нелинейной нагрузки 8 от напряжения возникает постоянная составляющая тока нагрузки, которая в первом приближении определяется соотношением амплитуд импульсов напряжений положительной и отрицательной полярностей.

Таким образом, длительность импульса ждущего мультивибратора 14 определяет амплитуды импульсов напряжения и тока обратной полярности, а следовательно, постоянную составляющую тока нелинейной нагрузки 8. При малых его длительностях амплитуда импульсов напряжения обратной полярности превышает амплитуды импульсов напряжения прямой полярности, так как нелинейная нагрузка 8 (коротрон), на которую подается высокое напряжение, должна быть высокоомной. При этом постоянная составляющая тока нелинейной нагрузки 8 может быть сведена к нулю и в нелинейной нагрузке 8 протекает только переменная составляющая тока, При. увеличении длительности импульса ждущего мультивибратора 14 импульсы тока обратной полярности уменьшаются. При использовании в качестве нелинейной нагрузки 8 коротрона при определенной длительности импульса амплитуда импульсов напряжения обратной полярности становится меньше порога возникновения тока коронного разряда и импульсы тока обратной полярности вообще исчезают.

ФНЧ 5 и блок .15 вычисления модуля являются элементами обратной связи по постоянному току, С выхода ФНЧ 5 напряжения, величина которого пропорциональная постоян1272478

1S

45 ной составляющей тока, а знак — ее направлению, поступает на блок 15 вычисления модуля. С выхода ее напряжение, пропорциональное постоянной составляющей тока .и не зависящее от ее направления, поступает на один из входов усилителя Ь рассогласования, на второй вход которого подается опорное напряжение, которое задает номинальную величину постоянной составляющей тока, При ее изменении, например иэ-за изменений климатических условий, выходное напряжение усилителя 6 рассогласования изменяетря и изменяет длительность импульсов ждущего мультивибратора 14 так, чтобы восстановить заданное значение постоянной составляющей тока нелинейной нагрузки 8, осуществляя тем самым ее стабилизацию.

Таким образом, увеличение постоянной составляющей тока осуществля— ется эа счет уменьшения амплитуды высоковольтных импульсов обратной полярности, т.е, достигается без уве. личения амплитуды высоковольтных импульсов напряжения, что расширяет диапазон регулирования.

При изменении логического сигнала на входной шине 16 высоковольтного источника переключателя 12 подключает выход генератора 1 к входу транзистора 4, В результате напряжение на вторичной обмотке трансформатора

2 инвертируется и постоянная составляющая тока меняет свое направление на противоположное. Величина ее сохраняется, так как она задается опорным напряжением на входе усилителя 6 рассогласования. При использовании в качестве нелинейной нагрузки 8 коротрона автоматически учитывает эффект выпрямления, заключающийся в разных порогах возникновения тока коронного разряда при положительном и отрицательном напряжениях на коронирующем электроде, Примером, подтверждающим возможность осуществления изобретения является высоковольтный источник,в котором направление постоянной составляющей тока нагруэкипериодически изменяется на противоположное. Все узлы источника выполнены по известным классическим схемам, Генератор 1 импульсов выпол- нен в виде релаксатора на операционном усилителе, Частота следования его импульсов — до 20 кГц, скважность — не менее 3. Переключатель 12 выполнен на двух двухвходових схемах

И, управляемых RS-триггером, Высоковольтный трансформатор 2 выполнен на П-образных ферритовых сердечниках, Отношение витков егб вторичной и ,первичной обмоток обеспечивает получение необходимого высоковольтного напряжения, третья обмотка выполнена с числом витков, равным числу витков первичной обмотки, Ждущий мультивибратор !4 выполнен на операционном усилителе с двумя транзисторами, ключ

13 выполнен в виде биполярного ключа на транзисторах. Усилитель 6 рассогласования выполнен на операционном усилителе с отрицательной обратной связью и транзисторе. На входную шину 16 высоковольтного источника по дается последовательность логических сигналов от внешнего мультивибратора.

В результате на вторичной обмотке трансформатора 2 имеют место пачки высоковольтных импульсов напряжения с полярностью, переключаемой периодически укаэанными логическими сигналами. Опорное напряжение на входе усилителя 6 рассогласования выбрано такой величины, что амплитуда импульсов напряжения обратной полярности ниже порога возникновения коронного разряда в нелинейной нагрузке 8. В результате в нагрузке протекает пульсирующий ток с периодически изменяемой полярностью и постоянной величиной постоянной составляющей, Формула изобретения

Высоковольтный источник, содержащий генератор импульсов, высоковольтный трансформатор со средним выводом в первичной обмотке и первый и второй транзисторы, фильтр нижних частот (ФНЧ), усилитель рассогласования, источник питания и нелинейную нагрузку, причем средний вывод первичной обмотки трансформатора соединен с плюсовой шиной источника питания, крайниес коллекторами первого и второго транзисторов, эмиттеры которых соединены с общей шиной источника питания, первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с первьм выводом нелинейной нагрузки {коронирующим электродом коротрона), а второй через ФНЧ, выполненный на параллельно соединенных конденсаторе и резис1272478

Составитель В. Чижиков

Техред Л.Олейник

Корректор В, Бутяга

Редактор И. Николайчук

Заказ 6348/55 Тираж 816

ВНИИПИ Государственноro комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 торе, — с общей шиной источника питания, к которой подключен второй вывод нелинейной нагрузки, один из входов усилителя рассогласования подсоединен к средней точке потенциометра, крайние выводы которого соединены соответственно с плюсовой и общей шиной источника питания, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за 0 счет обеспечения возможности переключения направления постоянной составляющей тока логическим сигналом, расширения диапазона ее регулирования и уменьшения импульсов тока об- f5 ратной полярности, в него введены переключатель, ключ, ждущий мультивибратор и блок вычисления модуля, . а высоковольтный трансформатор снаб8 жен третьей (низковольтной) обмоткой, причем выход генератора импульсов соединен с входом переключателя и с входом запуска ждущего мультивибратора, управляющий вход переключателя соединен с входной шиной высоковольтного источника, первый и второй выходы переключателя соединены с база.ми соответственно первого и второго транзисторов, выход фильтра низкой частоты соединен через блок вычисления модуля с вторым входом усилителя рассогласования, выход которого соединен с входом регулировки длительности ждущего мультивибратора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, выводы которого

1соединены с выводами третьей обмотки высоковольтного трансформатора.