Сглаживающий фильтр

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных источниках питания различного назначения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, увеличение коэффициента сглаживания и повышение надежности . Устройство состоит из основного элемента, включающего титрон I, is в катодную цепь которого включен резистор 2, интегрирующей цепочки из резистора 3 и конденсатора 4 , включенной параллельно активному элементу, и катодного повторителя 5, включенцого параллельно активному элементу и включаюп(его титрон 6 и источники напряжения 7, 8. Для обеспечения защиты используется делитель напряжения на резисторах 9, 10, входом подключенный параллельно активному элементу , а выходом - к ускоряющему электроду титрона 11 защиты. Источник напряжения 12 обеспечивает подачу отрицательного потенциала на управляюпу й и экранирующий электроды титрона 11. Резистор 13 является коллекторной нагрузкой титрона 11. Введение дополнительных титронов 6 в катодном повторителе 5, титрона 11, делителя напряжения и источников напряжения 7, (Л Од со 1 I ФЧ. f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9! (!!!

А1 (5!) 4 И 02 ! 1/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTÈÉ (21) 3848459/24-07 (2) 28.0!.85 (46) 07.03.88. Бюл. № 9 (72) И.Г. Артюх, И.A. Веселов, В.Е. Гинзбург и A.Ï. Орехов (53) 621.372.5(088.8) (56) Рогинский В,!0. Электропитание радиоустройств. -Л.: Энергия, 1970, с.186.

Авторское свидетельство СССР № 1251249, кл. И 02 »! 1/14, !984. (54) СГЛАЖИВАЮЩИЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных источниках питания различного назначения. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, увеличение коэффициента сглаживания и повышение надежности. Устройство состоит из основного элемента, включающего титрон 1, 5 в катодную цепь которого включен резистор 2, интегрирующей цепочки из резистора 3 и конденсатора 4, включенной параллельно активному элементу, и катодного повторителя 5, включенного параллельно активному элементу и включающего титрон 6 и источники напряжения 7, 8. Для обеспечения защиты используется делитель напряжения на резисторах 9, 10, входом подключенный параллельно активному элеменió, а выходом — к ускоряющему электроду титрона 11 защиты. Источник напряжения 12 обеспечивает подачу отрицательного потенциала на управляющий и экранирующий эпектроды титрона 11.

Резистор 13 является коплекторной нагрузкой титрона !1. Введение дополнительных титронов 6 в катодном повторителе 5, титрона 11, делителя напряжения и источников напряжения 7, в

I l 79904

8, 12 обеспечивает в широком дилпаз«не значений токов нагрузки, пряк ги— чески до нулевого значения, при минимальном падении напряжения высокий коэффициент сглажи«лния, я также зл— щиту как нагрузки, так и источника

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных источниках питания различного назначения.

Цель изобретения — рясшире«ие фун- 5 функциональных «оэможностей, увеличение коэффициента сглаживания и по-! вышение надежности.

На фиг.l приведена функциональная схема сгпаживяющего фильтра; на фиг.2—

10 характеристика фильтра.

Сглаживающий фильтр состоит из активного элемента, включающего титрон

1, в катодную цепь которого включен

15 резистор 2, интегрирующей цепочки, образованной ре.зистором 3 и конденсатором 4, подключенной своим входом паряллепьно активному .злементу, катодного по«торителя 5, состоящего из титронл б и двух источнико« 7 и 8 ня20 пряжения нл резисторах 9 и 10, подключенного своим входом параллельно активному элементу, а выходом — к ускоряюще»у электроду титрона 11 защи 25 ты, источника 12 напряжения, подающего отрицательный потенциал на управляющий и экранирующий электроды титрона 11 зашиты, и резистора 13, включенного между выходом интегрирующей цепочки и входом повторителя и являющегося также коллекторной нагрузкой титронл 11 защиты. Между выводами для подключения нагрузки 14 «ключен конденсатор 15, а между выводами для подключения источника 16 питания 35 включен конденсатор 17.

Фильтр работает следующим образом.

При протекании тока в нагрузке !4 на фильтре создается падение напряже-40 ния, к<зз< рое, будучи переданным через като<пня<й повторитель 5, устанав— ливает напряжение на ускоряющем электр<зле г<« р< ня I такой величины, котопитания от протекания через них больших токов путем переводя за короткий промежуток времени титрона 1 в запертое состояние путем снятия напряжения г его ускоряющего электрода. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

2 рля требуется в соответствии с характеристиками титроня 1 I „„„= f (IJ p„) для поддержания тока нагрузки «цеГи: источник 16 питания — нагрузка 14 активный элемент фильтра. При этом потенциал коллектора тиз рона 1 примерно равен потенциалу его ускоряющего электрода, так клк титрон 6 катодного повторителя 5 работает с небольшим отрицательным смешением (-2...20 В) управляющего электрода относительно катода, я ток управляющего электрода титроня 6 и ток коллектора запертого питрона ll весьма малы, поэтому на резисторах 3 и 13 не создается большого падения напряжения. Резистор 2 включен в катодную цепь титрона I для c

Ь«„ Ц>« обеспечивают очень малый ток ускоряющего электрода титрона 1 (примерно на три порядка меньше г„,„), что позволяет титрону б <овторителя

5 работать в облегченном режиме (при токе катода порядка »Л и напряжении источника питания не<:колько больше 1000 В).

Дпя иллюстрации режимов работы титрона I на фиг.2 принедены его вольт-амперные характеристики — зависимости тока коллектора (1к<,<) от напряжения на коллекторе (L,

f (цу << ) (пунктирная «lf«HR) 3 . 13/9904 4

Внутренне» сопротивление титрона при этом составляет величину порядка

2 Ic()w. 1!о переменным составляющим на

Bbtñîêèõ частотах внутреннее сопротив- 5 ление определяетс я коллекторной характеристикой 1, = f(13, „ ), потому что BcJIBpcTRие фильтрующе1 о действия интегрирующей цепочки переменное напряжение на ускоряющем электроде титрона 1 практически отсутствует. Для работы схемы крайне важна независимость тока лампы от потенциала кол— лектора, т.е. большое внутреннее динамическое сопротивление. Именно ве- 15 личина этого сопротивления определяет эффективность фильтра. При подаче запирающего потенциала на управляющий электрод увеличивается потенциал коллектора. Чтобы скомпенсировать влия- 2О ние потенциала коллектора на катодный ток, запирающий потенциал подается также на экранирующий электрод. Таким образом, компенсация повьппающегося потенциала коллектора отрицатель- 25

HbtM IIoTpHIJèàëîì экранирующего электрода означает "чистое" управление титрона при сохранении высокого значения динамического сопротивления, которое в рабочей области характерно- 3{1 ,тик составляет сотни кОм, а коллекторные характеристики поэтому почти горизонтальны.

В области средних частот вследствие неполной фильтрации интегрирующей цепочкой некоторая часть переменного потенциала коллектора оказывается на ускоряющем электроде титрона, и внутреннее сопротивление принимает среднее значение между сотнями кОм и 4р

2 кОм. Граничная частота, на которой внутреннее сопротивление становится малым и практически равным сопротивлению на постоянном токе, определяется постоянной времени интегрирующей 45

1 1 цепочки с р = p — — — . Отрезки с

R,С

1 и 6 на коллекторных характеристиках титрона соответствуют участкам высокого динамического сопротивления титрона и определяют величину допустимой отрицательной амплитуды пульсации, соответствующей уменьшению напряжения источника питания. При уменьшении тока амплитуда пульсаций обычно умень55 шается и отмеченное выше обстоятельство позволяет уменьшить падение напряжения на фильтре, а значит повысить его КПД. Предельное значение коэффициента подавления пульсаций в области очень высоких частот (начиная с той частоты, на которой емкостное сопротивление, шунтирующее титрон 1, становится равным его активно" му динамическому сопротивлению) определяется емкостным делителем, образованным проходной емкостью титрона I и емкостью С - .

При использовании высоковольтных нагрузок возможны пробои, причем они могут быть довольно частыми, и при этом необходимо защищать как нагрузку ог протекания большого тока в течение длительного времени, так и сам источник питания. В роли такого защитного элемента выступает тот же титрон l, который за очень короткий промежуток времени можно перевести в запертое состояние путем снятия напряжения с ускоряющего электрода.

Эту функцию выполняет каскад защиты, собранный на титроне 11, причем его управляющий и экранирующий электроды имеют отрицательный потенциал от источника 12, достаточный для надежного запирания титрона 11 при нормальной работе фильтра. При пробое в нагрузке резкое повышение потенциала коллектора титрона 1 передает;я через резисторы 9 и 10 делитепя на ускоряющий электрод титрона 11 и открывает его. Снижение вследствие этого потенциала коллектора титрона 11 передается через повторитель 5 на ускоряющий электрод титрона 1 и запирает его.

Таким образом, титрон 1 с помощью титрона 11 защиты выполняет функцию электронного коммутатора, быстро отключая нагрузку от источника питания, если в ней произошел пробой. Резис тор 3 интегрирующей цепочки и резистор 9 должен быть высоковольтным, так как при пробое в нагрузке на них падает все выходное напряжение источника питания.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Сглаживающий фильтр, содержащий входной, выходной и общий выводы для подключения соответственно вход" ного напряжения высоковольтного источника питания и нагрузки, последовательный регулирующий элемент, включающий два резистора, два конденсатора и электронную лампу-титрон, вклю"

1379904 питания

1Ьа ) 500

ВИ1ИПИ Заказ 990/56 иРаж 665 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 чающую катод, анод и также упранляющий, ускоряющий и экранирующий электроды, причем управляющий и экранирующий электроды титрона, а также одни выводы первых резисторов и конденсатора подключены к входному выводу, анод, а также одни выводы нторых резистора и канденсатара подключены к выходному выводу, свободные выводы первого конденсатора и второго резистора соединены между собой, а свободный вывод второго конденсатора подключен к общему выводу, о т л и ч аю шийся тем, чта, с целью рас ширения функциональных возможностей и увеличения коэффициента сглаживания, дополнительно введены дополнительный резистор, нторой титрон и два источника напряжения, при этом тачка соединения свободных выводов первого конденсатора и второго резистора падключеHà K одному выводу допалнитель— ного резистора, второй нынад которого соединен с управляющим и экранирующим электродами второго титрона, катод которого соединен с ускоряющим электродом титрона регулирующего элемента и выводом отрицательной полярности первого источника напряжения, вывод положительной полярности которого подключен к ускоряющему электро1 ду второго титрона, вывод положительной полярности второго источника напряжения подключен к аноду второго титрона, а вывод отрицательной полярности — к входному выводу источника

2. Фильтр па п.1, о т л и ч а ю1О шийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения электронной коммутации при пробоях в нагрузке, дополнительно введены третий титран, третий источник напряжения и активный делитель напряжения, включающий два резистора, при этом анод третьего титрона соединен с точкой соединения B TopoI o b o oofloJIHH тельного резистора и управляющего и

2О экранирующего электродов второго титрана, управляющий и экранирующий электроды третьего титрона подключены

K выводу отрицательной полярности третьего источника напряжения, вывод

25 положительной полярности его, а также катод третьего титрона и один вы вод одного резистора делителя подключены к входному выводу, олин вывод другого резистора делителя подключен щ к выходному выводу, а средняя точка делителя напряжения подключена к ускоряющему электроду третьего титрана.