Стабилизирующий источник высокого напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель - увеличение верхней границы рабочего диапазона выходного напряжения. В состав устройства входят высоковольтный источник 1 питания, вспомогательный источник 5 питания, источник 12 опорного напряжения, управляющий источник 13 напряжения, делитель 24 напряжения обратной связи, усилитель 27 сигнала рассогласования, токоограничивающий резистор 30, резистор 31 смещения, развязывающий диод 32. При знакопеременном напряжении управляющего источника 13 поочередно происходит его сложение с опорным напряжением источника 12 либо вычитание. За счет кольца обратной связи напряжение на выходе делителя 24 в любой момент равно алгебраической сумме напряжений источников 12 и 13. Нагрузочный конденсатор 35 то заряжается через регулирующий титрон 14, то разряжается через управляющий титрон 19. Слабая зависимость тока через титро 14 от приложенного к нему напряжения и возможность понижения коллекторного напряжения при высоких напряжениях анода обеспечивают достижение поставленной цели. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9! (!!!!

51)э G 05 F 1 52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHSIM

ПРИ ГКНТ СССР

l (21) 4475172/24-07 (22) 12.08.88

Pe) 07.07.90. Бюл. В 25 (72) В.Л.Верещагин, А.А.Камунин, Л.М.Макальский, Ф.В.Цетлин, А.В.Калинин и В.А.Жуков (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 152666, кл. G 05 Р I/52, 1961.

Авторское свидетельство СССР

II 657423, кл. G 05 F 1/52, 1977. (54) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ИСТОЧНИК ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель увеличение верхней границы рабочего диапазона выходного напряжения. В состав устройства входят высоковольтный источник 1 питания, вспомогательный источник 5 пИтания, источник 12 опорного напряжения, управляющий ис2 точник 13 напряжения, делитель 24 напряжения обратной связи, усилитель 27 сигнала рассогласования, токоограничивающий резистор 30, резистор 3! смещения, развяэывающий диод

32. При знакопеременном напряжении управляющего источника 13 поочередно происходит его сложение с опорным напряжением источника 12 либо вычитание. За счет кольца обратной связи напряжение на выходе делителя 24 в любой момент равно алгебраической сумме напряжений источников 12 и 13. Нагруэочный конденсатор 36 то заряжается через регулирующий титрон !4, то разряжается через управляющий титрон !9. Слабая зависимость тока через титрон 14 от приложенного к нему напряжения и возможность понижения коллекторного напряжения при высоких напряжениях анода обеспечивают достижение поставленной цели. ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации электропитания, например,емкостного озонатора, работающего по принципу электрического разряда по поверхности диэлектрика, Цель изобретения — увеличение верхней границы рабочего диапазона выходного напряжения и КПД.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема стабилизирующего источника высокого напряжения.

Стабилизирующий источник высокого напряжения содержит высоковольтный источник 1 питания постоянного тока с положительным полюсом 2, промежу( точным полюсом 3 и отрицательным полюсом 4, вспомогательный источник 5 питания постоянного тока с положитель ным полюсом 6 и отрицательным полю,сом 7, двухполярный источник 8 питания с потенциальными полюсами 9,10 и средним выводом 11, источник 12 опорного напряжения. постоянного тока, управляющий источник 13 напряжения переменного тока (с низкоомным выходом), регулирующий титрон 14 с анодом 15, катодом 16, коллектором 17, и управляющим электродом 18, управляющий титрон 19 с анодом 20, като дом 21, коллектором 22 и управляющим электродом 23, делитель 24 напряжения обратной связи с резисторами 25 и 26, усилитель 27 сигнала рассогласования с дифференциальным усилителем 28 и выходным транзистором 29, токоограничивающий резистор 30, резистор 31 смещения, развязывающий диЩ од 32. На схеме отмечены также выводы 33 и 34 для подключения нагрузки, шина 35 нулевого потенциала и нагрузочный,конденсатор 36.

Коллектор 17 регулирующего титрсна 14 подключен к положительному полюсу 2 высоковольтного источника питания постоянного тока, связанного отрицательным полюсом 4 с шиной 35 нулевого потенциала. Коллектор 22 управляющего титрона 19 подключен к аноду 15 регулирующего титрона 14 и первому выводу токоограничивающего резистора 30. Делитель 24 напряжения обратной связи включен между выводами 33 и 34 для подключения на- 55 грузки, при этом вывод 34 связан с шиной 35 нулевого потенциала. Сигнальный вход усилителя 27 сигнала рассогласования (неинвертируюший вход дифференциального усилителя 28) соединен с выходом делителя 24 напряжения обратной связи, опорный вход (инвертирующий вход дифференциального усилителя 28) — с выходной цепью источника 12 опорного напряжения постоянного тока, связанной с шиной 35 нулевого потенциала, а эмиттер-коллекторный переход выходного транзистора 29 включен в цепь связи катода 21 управляющего титрона 19 с шиной 35.

Положительный полюс 6 вспомогательного источника 5 питания постоянного тока соединен с анодом 20 управляющего титрона 19, а отрицательный полюс 7 связан с шиной 35 нулевого потенциала. Управляющий источник 13 напряжения переменного тока включен последовательно в выходную цепь источника 12 опорного напряжения постоянного тока. Резистор 31 смещения одним иэ выводов соединен с катодом

16 регулирующего титрона l4 а другим выводом — с управляющим электродом 18 регулирующего титрона 14, анодом развязывающего диода 32 и высокопотенциальным выводом 33 для подключения нагрузки. Второй вывод токоограничиваюшего резистора 30 и коллектор 17 регулирующего титрона 14 подключены соответственно к положительному полюсу 2 и промежуточному полюсу 3 высоковольтного источника 1 питания постоянного тока. Катод развязывающего диода 32 соединен с коллектором 22 управляющего титрона 19, а управляющий электрод 23 последнего связан с шиной 35 нулевого потенциала.

Стабилизирующий источник работает следующим образом.

При наличии напряжения на выходах питающих источников 1,5,8 и источника 12 опорного напряжения в исходный момент времени, когда выходное напряжение управляющего источника 1 3 равно нулю, возникает переходной процесс. Начальный момент переходного процесса характеризуется отсутствием напряжения на выводах 33 и 34, а также на выходе делителя 24. При этом опорное напряжение от источника 12 прикладывается между входными потенциальными выводами дифференциального усилителя 28 практически без потерь.

Это объясняется тем, что внутреннее

5 -5

Га(1р(t II IIII(ltf tt(11р III.IIIII()lite Г0 И To ttft!

1 If (..<111рати11л(11ие pe «ltc I.np;f 26 з ff 1чи тел 1 и() меt! bttte Вхадна Га са tp(3 1 111!пени((дифференциального усилителя 8.

1!ап ряже ние на выходе диффе ре нц1:— ального усилителя 28 отрицательно 11:; знаку и закрывает транзистор 29 и управляющий титрон )9. Ток, протекающий через резистор 30, мал и практически равен току анода 15 регулирующего » rpotta 14. 1!адение напряжения на резисторе 30 оказывается незначительным и к аноду 15 прикладывается вь1сокае напряжение от источника I, чта обеспечивает быстрое открытие регулирующега титрана 14. При наличии подключенного к выводам 33 и 34 нагрузачнаго конденсатора 36 последний быстро заряжается через открытый регулирующий титран 14. Напряжение на выводах 34 и 33 резко увеличивается и постигает значения, при котором напряжение, снимаемое с выхода делителя 24, сравнивается с опорным напряжением источника 12. Дальнейшее бесконечно малое приращение напряжения на выходе делителя 24 приводит к некоторому преобладанию па величине напряжения, прикладываемога к Itevttвертирующему входу дифференциального усилителя 28. Последний открывается и на его выходе появляется положительное напряжение. Это напряжение приоткрывает транзистор 29 и управляю(ций титрон 19. В результате через резистор 30 начинает дополнительно протекать ток коллектора 22 управляющего титрона 19. Напряжение на аноде 15 регулирующего титрона 14 уменьшается и фиксируется на таком значении, при котором обеспечивается необходимый ток через регулирующий титрон )4. При этом напряжение на неинвертирующем входе дифференциального усилителя 28 оказывается практически равным опорному напряжению источника 12 или несколько преобладаюцим. Переходной процесс на этом завершается.

В течение времени протекания тока через регулирующий титрон 14 цепь питания нагрузки и делителя 24 напряжения изолируется от управляющего титрона 19. Поэтому нагрузка запиты- . вается исключительно через титрон 14, а титрон 19 выполняет функции управления.

Вых jtt f (>! I I;I t t ð!, æ(-. I I! е П If ÿ выбых

1«. лах 3 1» 34 в у(танотзитзц1ем(я ре76887 ж1(м(оц!1ел(.ляется к Iк 5 R""ьo

5 выл R U f2

26 где Е„, R „. — сопротивления соответственно резисторов 25 и 26; опорное напряжение ис10 тачника 12.

При появлении в управляющем источнике 13 некатарога напряжения, при котором суммарное напряжение истач-!

5 никон 12 и 13 уменьшается, положительное первоначальное напряжение tfë выходе делителя 24 оказывается больше указанного суммарного напряжения и н» выходе дифференциального усили20 теля 28 увеличивается положительное напряжение. В результате через транзистор ?9 и управляющий титран 19 увеличивается ток . Это приводит к некоторому увеличению падения напряжения на резисторе 30 и уменьшению тока через регулирующий титрон !4. Напряжение Ifa выходе делителя 24 принимает значение, равное алгебраической сумме напряжений источников )2 и !3.

При знакапеременном напряжении управляющего источника !3 поочередно в зависимости ат его полярности происходит либо сложение напряжений источников 12 и 13, либо вычитание. За счет кольца обратной связи напряже35 ние на выходе делителя 24 в любой »омент времени равна алгебраической

1 сумме напряжений источников 2 и 1 3.

Если последняя становится равной нулю, pet yrltfp; I(tt IIII титрон 14 закры4ц вается, а управляющий титран 19 макс1(мальна открывае-ñ- ÿ. .Падение на резисторе 30 оказывается максимальным.

Первоначально заряженный конденсатор 36 разряжается через открытые

45 управ:(яющий THTj>oH 19 и транзистор 29.

При напряжении управляющего источника 13, равном опорному напряжению источника 12, и согласном включении двух источников, когда их напряжения складываются, переходной процесс характеризуется зарядом нагрузочного конденсатора 36 через открытый регулирующий титрон 14. В первоначальный

55 момент времени заряда сумма напряжений источников !2 и !3 значительно больше напряжения на выходе делителя 24. Поэтому дифференциальный уси! ) 7 ) ) 88 7!!ри нлличии у))рлвляюще го источника 13 с пллвн< изменякпцимся синусо15 идальн()м нлпряжением промгшцленной ( частоты обеспечивается практически

) бЕ эыне рционн(? е,))ооче редное открытие у!(равляю))!ег

У т)(трона вольт-ямперные характерИстики практически параллельны относительно оси, по которой о)ложены 25 значения коллекторных напряжений.

Ток коллектора титрона слабо зависит от приложенного к нему напряжения и определяется напряжением ускоряющего электрода-анода. При токах коллек- 0 тора в десятки и сотни миллиампер анодный ток составляет всего 1,52 мА при напряжении анода 8001200 В. Причем, например, у титроня ПП1-0,5/20 при напряжении на управляющем электроде 45В изменение коллекторног0 напряжения в два раза в())эывает изменение тока всего на 1-27.

Вольт-ямперные характеристики оптрона аналогичны характеристикам пенто40 да, но при значительных токах через лампу анодный ток очень мал (1-2 FIA).

Слабая зависимость тока через титрон 14 от приложенного к нему напряжения и возможность понижения кол- „ лекторного напряжения при высоких (!000-1500 В) напряжениях анода позволяет в конечном счете увеличить верхнюю границу рабочего диапазона выходного напряжения и K1IjI устройс.! вя.

Ф о р м у л а ° и з о б р е т е н и я

Стабилизирующий источник высокого напряжения, содержащий регулирующую лампу, первый .-лектрод которой подключен к положительному полюсу

ВЫСОКОВОЛЬТН<)ГО ИСТОЧНИКЛ ИИТЛНИЯ

Jf)1Т(. ) l,) . 1Iс P(f1<) j

ПО (TO Jt)I)(

TBJ)ÜI)blF(ПО!)К)СОМ С tllll)1())l H",.If<. )<<) t <) поте)гцилл, управляющую $);)M)lv (и< рвый электрод которой (to J(I(J))<)U(E) J(F«<— рому электроду регулирующей лампы и первому выводу токоогрлничивлющего резистора, делитель напряжения обрлтной - связи, включенный между выводами для подключения нагрузки, один из которых связан с шиной E(yfl(B() f -»1< г< и< точни1576887 ка питания постоянного тока, катод развязь;нающеro диода соединен с коллектором управляющего титрона, а

Составитель Л.Морозов

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец

Тираж 657

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Редактор Н.Тупица

Заказ 1846 управляющий электрод последнего связан с шиной нулевого потенциала.