Устройство для импульсного питания

 

Изобретение относится к технике импульсного питания оборудования ускорителей заряженных частиц и мо .жет быть использовано для формирования мощных импульсов тока со стабильной амплитудой, в частности для модуляции тока в разрядной камере ион-, ного источника. Цель изобретения - повышение КПД устройства за счет уменьшения в нем потерь энергии. Устройство содержит индуктивный на- . копитель 1, источник 2 стабильного тока, датчик 3 тока, ключ 4, блок 5 управления, импульсный источник 6 напряжения, задатчик 8 тока, датчик 9 напряжения и пороговый элемент 10. Введение индуктивного накопителя 11, регулируемого источника 12 напряжения , диода 13, ключа 14 и усилителя 15 позволяет повысить КПД устройства за счет уменьшения потерь энергии до суммы энергии, потребляемой источниками 2 и 12. 2 ил. g (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 К 3/53

Д .j М! Ig>< 4 а

1 . °,I ° ,, l:, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

rtO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (46) 28. 02. 91 . Бюл. N 8 (21) 4221030/21 (22) 01. 04. 87 (72) 10.Кан и А.А Тункин (53) 621.373 (088.8) (56) Гусев О.А. Стабилизация импульсов тока дуги ионного источника с использованием индуктивного накопителя. - Электрофизическая аппаратура, вып. 12. М.; Атомиздат, 1974., с.6569.

Авторское свидетельство СССР

9 727099, кл. Н 05 Н 13/04, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к технике импульсного питания оборудования ускорителей заряженных частиц и мо,жет быть использовано для формирова1

Изобретение относится к технике импульсного питания оборудования ускорителей заряженных частиц и может быть использовано для формирования мощных импульсов тока со стабильной амплитудой, в частности для модуляции тока в разрядной камере ионного источника.

Целью изобретения является повышение КПД устройства за счет умень шения в нем потерь энергии .

На фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема устройства; на фиг. 2 †. временные диаграммы работы устройства.

Устройство для импульсного питания содержит последовательно соеди„„S lJ „„ Q}A1 о ния мощных импульсов тока со стабильной амплитудой, в частности для модуляции тока в разрядной камере ион-, ного источника. Цель изобретения— повышение КПД устройства за счет уменьшения в нем потерь энергии.

Устройство содержит индуктивный накопитель 1, источник 2 стабильного тока, датчик 3 тока, ключ 4, блок 5 управления, импульсный источник 6 напряжения, задатчик 8 тока, датчик

9 напряжения и пороговый элемент t0„

Введение индуктивного накопителя 11, регулируемого источника 12 напряжения, диода 13, ключа t4 и усилителя 15 позволяет повысить КПД устройства за счет уменьшения потерь энергии до суммы энергии, потребляемой источниками 2 и 12. 2 ил.

С, ненные первый индуктивный накопитель

1, источник 2 стабильного тока, датчик Зтока с входом-выходом. Выход датчика 3 соединен с входом первого ключа 4, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока 5 управления. Второй и третий выходы блока 5 соединены с управляющими

1 входами импульсного источника 6 напряжения, первая шина которого соединена с первой выходной шиной 7.

Управляющий вход источника 2 стабильного тока соединен с выходом задатчика 8 тока. Устройство содержит также датчик 9 напряжения, пороговый элемент 10, второй индуктивный накопитель t1, регулируемый

14 754 50, источник 12 напряжения, диод 13, второй ключ 14 и усилитель 15. Между первой и второй выходными шинами

7 и 16 включен датчик 9 напряжения, выход которого через пороговый элемент 10 соединен с управляющим входом второго ключа 14. Выход ключа 14 соединен с катодом диода 13 вторым выводом первого индуктивного накопителя 1 и через второй индуктивный накопитель 11 подключен к второй шине импульсного источника 6 напряжения и выходу первого ключа 4 ° Вход второго ключа 14 соединен с первым . выводом источника 12, второй вывод которого подключен к аноду диода !3 и входу датчика 3 тока. Управляющий вход источника 12 напряжения соединен с выходом усилителя 15, первый н второй входы которого подключены соответственно к выходам задатчика

8 тока и датчика 3 тока. Импульсный источник б напряжения может быть выполнен на последовательно соеди- 25 ненных втором диоде 17 и тиристоре

18. Диод !7 шунтирован емкостным йакопителем 19 ° Анод диода 17 и катод тиристора 18 являются соответственно входом и выходом источника 6.

Анод диода 17 соединен с его катодом через последовательно соединенные катушку 20 индуктивности, выпрямитель 21 и анод-катод второго тиристора 22. Управляюшие входы первого и второго тирнсторов 18, 22 являются соответствующими управляющими входами источника 6 напряжения. Позицией 29 обозначена нагрузка.

Источник 2 стабильного тока может быть выполнен на последовательно соединенных источнике 23 напряжения и втором датчике 24 тока, выходы которых являются соответственно пер- 4 вым и вторым вьмодамн источника 2 стабильного тока, Управпяющий вход источника 23 напряжения и второй выход датчика 24 тока подключены соответственно к выходу и первому входу второго усилителя 25, второй вход которого является управляющим входом источника 2 стабильного тока.

Блок 5 управления может быть выполнен на последовательно соединенных элементах 26, 27 задержки и re55 нераторе 28, выходы которых являются соответствующими выходамн блока 5 управления.

Устройство работает следующим образом .

В начальный момент t, 0 тиристоры 18» ключ 14 и диод 13 закрыты, а ключ 4 открыт. На интервале источник 23 напряжения замкнут через индуктивные накопители и 11, токи i,è i которых (см, фиг.

2а, б) равны и поддерживаются на заданном уровне при помощи цепи отрицательной обратной связи, замкнутой с выхода датчика 24 тока через усилитель 25 на управляющий вход источника 23 напряжения и задатчика

8 тока. На этом же интервале времени импульсом генератора 28 блока 5 управления происходит включение тирис" тора 22 и осуществляется резонансный заряд емкостного накопителя 19 от выпрямителя 21 через катушку 20 индуктивности.. В момент t импульсом элемента 27 задержки происходит включение тиристора 18 и подключение напряжения емкостного накопителя 19 через выходные шины 7, 16 к нагрузке.

Это приводит к поджигу дуги в разрядной камере источника ионов нагрузки (см. фиг. 2 Ь ) и быстрому нарастанию тока i Прн достижения током iq значения тока i накопителя

11 клич 4 запирается, а ток i пере" водится в цепь нагрузки. Далее током равном току i„, осуществляется быстрый разряд емкостного накопителя!

9 и отгирание диода 17. С появлением тока х н, т.е. появлением сигнала на выходе датчика 9 напряжения, происходит срабатывание порогового элемента 10. При этом включается ключ l4 .

Таким образом, с момента включения ключа 14 в устройстве образуются два контура регулирования токов - тока накопителя 1 и тока i накопителя 11 ° Причем ток i равный току

iö, поддерживается на заданном уровне за счет усилителя 25 и источника 12 напряжения, à ток х медленно спадает, так как Ц,»U (см. фиг. 2, е ). На данном интервале

i i, + i (см. иг, 2z). Под дей ствием цепи отрицательной обратной связи напряжение О, источника 23 быстро достигает максимального значения. В момент с импульсом элемента 26 задержки происходит включение ключа 4, который шунтирует нагрузку.

Это приводит к прекращению тока i„

s нагрузке, переключению порогового

5 14 элемента 10 и размыканию ключа 14.

Так как в момент отключения источника 12 ключом 14 1 > i,, открывается диод 13 и ток замыкается через тиристорный ключ 14 и диод 13, а ток накопителя 1 — через источник 23 напряжения и диод 13, Под действием источника 23 напряжения происходит нарастание тока i и при достижении им значения тока i диод 13 запирается, а напряжение U, спадает до начального уровня. Далее токи

i. u i равны и поддерживаются на заданном уровне. Максимальное значение напряжения источника 23 должно быть выбрано таким, чтобы ток вырос до заданного значения до момента t, когда происходит выработка очередного импульса на включение тиристора 18. С момента t > процессы в устройстве повторяются.

Энергия, потребляемая данным устройством, определяется суммой энергий, потребляемых источникам 2 стабильного тока и источником 12 напря жения.

Изобретение позволяет улучшить массогабаритные показатели устройства, снизить стоимость его изготовле.ния И потребляемую электроэнергию.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для импульсного питания, содержащее последовательно соединенные первый индуктивный накопитель, источник стабильного тока, имеющий вход-выход датчик тока, выход

75450 ь которого соединен с входом первого ключа, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления, второй и третий выходы

5 которого соединены с первым и вторым управляющими входами импульсного источника напряжения, первая шина которого соединена с первой выход10 ной шиной, причем управляющий вход источника стабильного тока соединен с выходом задатчика тока, датчик напряжения и пороговый элемент, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью првышения КПД устройства за счет уменьшения потерь, в него введены второй индуктивный накопитель, регулируемый источник напряжения, диод, второй ключ и усилитель, причем между первой и второй выходными шинами включен датчик напряжения, выход которого через пороговый элемент соединен с управляющим входом второго ключа, выход которого соеди25 нен с катодом диода, вторым выводом первого индуктивного накопителя и через второй индуктивный накопитель подключен к второй шине импульсного источника напряжения и выходу первого

gg ключа, вход второго ключа подключен к первому выводу регулируемого ис точника напряжения, второй вывод которого подключен к .аноду диода и входу датчика тока, управляющий

Вход perym pyeMoro источника напря" ження соединен с выходом усилителя, первый и второй входы которого подк" лючены соответственно к выходам за" датчика тока и датчика тока.

14754 50

Составитель В.Чижиков

Техред Л.Сердюкова

Корректор О.Еравцам

Редактор Г. Вельская

Заказ 870 Тираж 466 Подписное Ь g

ВНИИПИ Государственного комитета по ивобретениям и открмтням прн ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская на6., A. 4/5

Ф

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Уагоро4, ул. Гагарина,101