Устройство для зарядки накопительного конденсатора

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение точности стабилизации выходного напряжения накопительного конденсатора. Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения , диоды 4, 9, 12, 14, 18, накопительный конденсатор 8, дроссели 5, 11, 15, тиристоры 6, 10, 16, дозирующий конденсатор 7, буферный конденсатор 3, повышающий согласующий трансформатор 13. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 Н 03 КЗ/53

ГОСУДАР СТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4853057/21 (22) 18.07.91 (46) 30.09.92. Бюл. № 36 (71) Нижегородский политехнический институт (72) В,П.Кириенко, B.Â,Âàíÿåâ и Ю.B.Ãîëèцын (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1277358, кл. Н 03 Н 3/59, 1987.

Маршан И.С. Импульсные источники света. М.: Энергия, 1978, с,355.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для питания импульсных газоразряднь1х ламп и других потребителей импульсной мощности, Известно устройство для зарядки накопительного, конденсатора, содержащее источник постоянного напряжения, токоограничивающий элемент, между выводом которого и отрицательным выводом источника напряжения включена последовательная цепь из дросселя с выведенной средней точкой, тиристора и конденсатора, параллельно которому включена нагрузка, содержащая коммутатор, дополнительный конденсатор, положительная обкладка которого подсоединена к выводу средней точки дросселя, а отрицательная — через дополнительный диод, включенный в обратном направлении и зашунтированный дополнительным тиристором, подключена к отрицательному выводу источника напряжения.

Недостатком этого устройства является зависимость частоты следования разрядных импульсов от параметров элементов зарядного контура.

„„. Ж„„1765881 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение точности стабилизации выходного напряжения накопительного конденсатора. Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения, диоды 4, 9, 12, 14, 18, накопительный конденсатор 8, дроссели 5, 11, 15, тиристоры 6, 10, 16, дозирующий конденсатор 7, буферный конденсатор 3, повышающий согласующий трансформатор 13. 3 ил, Известен также источник питания электроразрядных импульсных лазеров, содержащий источник постоянного напряжения, подключенный к нему параллельно буферный конденсатор, дроссель-трансформатор с двумя встречно-включенными обмотками, причем начало первичной и конец вторичной обмоток соединены в общую точку с положительной клеммой источника напряжения, зарядный диод, анод которого соединен с концом первичной обмотки дроссель-трансформатора, а катод — с обкладкой накопительного конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей шиной источника напряжения, первый тиристор, соединенйый катодом с началом вторичной обмотки дроссель-трансформатора, а анодом — с общей шиной источника напряжения, параллельно накопительному конденсатору включены последовательно соединенные второй тиристор и первичная обмотка выходного импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с нагрузкой.

Однако известное устройство не обеспечивает стабилизацию выходного напря1765881 г

Сдоз Одоз

С 0

Сно (1)

40 где Сдоз — величина емкости дозирующего конденсатора;

CH — величина емкости накопительного конденсатора;

U — напряжение накопительного кон- 45 денсатора в начале интервала зарядки;

Л U — приращение напряжения накопительного конденсатора на интервале зарядки. г

Преобразуя (1) и пренебрегая величи- 50 ной ЛU ввиду малости большего порядка, получим относительную величину приращения напряжения накопительного конденсатора на интервале зарядки

55 (2) жения источника питания в диапазоне

0<0вых<Осетр иэ-за резонансного заряда накопительного конденсатора.

Этого недостатка в известной мере лишено устройство для зарядки накопитель- 5 ного конденсатора, выбранное в качестве прототипа, содержащее источник постоянного напряжения, первый диод, анод которого через первый дроссель соединен с положительной клеммой источника напря- 10 жения, а катод соединен с анодом первого тиристора и одной из обкладок дозирующего конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей шиной источника напряжения, накопительный конденсатор, одна 15 из обкладок которого через второй дроссель соединена с катодом первого тиристора и катодом второго диода, анод которого и другая обкладка накопительного конденсатора соединены с общей шиной источника на- 20 пряжения.

Недостатком известного устройства является невысокая точность стабилизации выходного напряжения накопительного конденсатора. 25

Действительно, выходное напряжение

Овых B M3BBCTHOM устройстве N3MGKSlGTCSI дискретно при передаче энергии дозирующего конденсатора в накопительный.

Уравнение энергетического балланса 30 при полной передаче энергии дозирующего конденсатора в накопительный конденсаОдоз

rop (0вых где адов напряжение зарядки дозирующего конденсатора), запи- 35 шется следующим образом:

Из полученного выражения (2) видно, что относительное приращение напряжения накопительного конденсатора, а следовательно и точность зарядки зависит от уровня выходного напряжения.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации выходного напряжения накопительного конденсатора.

Цель достигается тем, что в устройство для зарядки накопительного конденсатора, содержащее источник постоянного напряжения, первый диод, анод которого через первый дроссель соединен с положительной клеммой источника напряжения, а катод соединен с анодом первого тиристора и одной из обкладок дозирующего конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей шиной источника напряжения, накопительный конденсатор, одна из обкладок которого через второй дроссель соединена с катодом первого тиристора и катодом второго диода, анод которого и другая обкладка накопительного конденсатора соединены с общей шиной источника напряжения, введены третий диод, включенный согласно между вторым дросселем и накопительным конденсатором, второй тиристор, анод которого соединен с анодом третьего диода, буферный конденсатор, включенный параллельно источнику напряжения, повышающий согласующий трансформатор, первичная обмотка которого одним выводом соединена с общей шиной источника напряжения и анодом четвертого диода, а другим выводом через третий дроссель соединена с катодом четвертого диода и катодом третьего тиристора, анод которого соединен с катодом второго тиристора и одной из обкладок дополнительного конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей шиной источника напряжения, вторичная обмотка согласующего трансформатора через пятый диод подключена параллельно буферному конденсатору.

Технические решения, имеющие признаки, эквивалентные отличительным признакам предлагаемого технического решения, не выявлены. Следовательно, последнее соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства. На фиг,2 приведена принципиальная электрическая схема генератора управляющих импульсов, На фиг.З приведены временные диаграммы работы предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения, генератор 2 управляю1765881 щих импульсов, буферный конденсатор 3, ного конденсатора. Выход компаратора 27 включенный параллельно источнику 1 на- соединен со свободным входом элемента пряжения, первый диод 4, анод которого И вЂ” НЕ22иоднимизвходовэлемента И вЂ” НЕ через первый дроссель 5 соединен с поло- 28, выход которого соединен с входом кажжительной клеммой источника напряжения 5 дого одновибратора 29, 30, выполненных

1, а катод соединен с анодом первого тири- аналогично одновибратору 21. Выход одностора 6 и одной из обкладок дозирующего вибратора 29 через последовательно соедиконденсатора 7, другая обкладка которого ненные элемент И-НЕ 31 и резистор 32 соединена с общей шиной источника напря- подключен к импульсному усилителю, сожения 1, накопительный конденсатор 8, од- 10 бранному на транзисторе 33, в коллекторна из обкладок которого соединена с общей ную цепь которого включена первичная шиной источника напряжения 1, другая об- обмотка согласующего трансформатора 34, кладка накопительного конденсатора 8 со- вторичная обмотка которого через резистор единена с катодом третьего диода 9, анод 35 подключена к управляющему переходу которого соединен с анодом второго тири- 15 тиристора 10. Выход одновибратора 30 пос ора 10, а также через второй дроссель 11 ключен ко входу одновибратора 36, выполт

П Дс катодом первого тиристора 6 и катодом ненного аналогично одновибратору 21, второго диода 12, анод которого соединен с Выход одновибратора 36 через последоваобщей шиной источника напряжения 1, по- тельно соединенные элемент И-НЕ 37 и вышающий согласующий трансформатор 20 резистор 38 соединен с импульснымусили13Ä первичная обмотка которого одним вы- телем, выполненном на транзисторе 39, в водом соединена с общей шиной источника коллекторную цепь которого включена пернапряжения 1 и анодом четвертого диода вичная обмотка согласующего трансформа14, а другим выводом через третий дроссель тора 40, вторичная обмотка которого через

15 соединена с катодом четвертого диода 14 25 резистор 41 подключена к управляющему и катодом третьего тиристора 16, анод кото- переходу тиристора 16. рого соединен с катодом второго тиристора Устройство работает следующим обра10 и одной из обкладок дополнительного зом. конденсатора 17, другая обкладка которого При напряжении накопительного коисоединена с общей шиной источника напря- 30 денсатора 8 Uavx < 0»д, генератор управляжения 1, вторичная обмотка согласующего ющих импульсов 2 генерирует импульсы трансформатора 13 через пятый диод 18 управлениятиристору6.Тиристорботпираподключена параллельно буферному кон- ется и энергия конденсатора 7 коротким имденсатору 3. пульсом тока ia передается в конденсатор 8

Генератор управляющих импульсов 2 35 черезтиристорб,дроссель11,диод9. Когда может содержать, например, релаксацион- тиристор 6 выключается, энергия, накопленный RC-генераторнаоднопереходномтран- ная в дросселе 11, передается в конденсазисторе 19, выход которого присоединен к тор 8 по цепи: диод 12, дроссель 11, диод 9, счетному входу!К-триггера 20 интегральной конденсатор 8. При передаче и-й дозы энерсхемы типа К155ТВ1, инверсный выход ко- 40 ги в накопительный конденсатор8 в момент торого поступает на вход одновибратора 21, времени ti напряжение накопительного построенного на элементах типа К155 ЛАЗ, конденсатора 8 становится Uayx = 0»д, Выход одновибратора 21 соединен с одним Выходной сигнал компаратора 27 перехоиз входов элемента И-НЕ22, выходкоторо- дит из "1" в "0", что прекращает по ач гоч ерез резистор 23 присоединен к импуль- 45 импульсов управления тиристору 6, В этот — д чу сному усилителю, собранному на же момент времени одновибратор 29 фортранзисторе 24, в коллекторную цепь кото- мирует управляющий импульс тиристору рого включена первичная обмотка раздели- 10, тиристор 10 отпирается и ток зарядки тельного импульсного трансформатора 25, накопительного конденсатора8переводится вторичная обмотка которогочерез резистор 50 в конденсатор 17. Таким образом энергия

26 подключена к управляющему переходу дозирующего конденсатора 7 и дросселя 11 тиристора 6. Кроме того, генератор управля- выводится в дополнительный конденсатор, ющих импульсов содержит компаратор 27 В момент времени тз, определяемый задертипа К553 САЗ, на прямой вход которого жкой времени, обеспечиваемой одновибраподается опорное напряжение Мол, прапор- 55 тором 30, одновибратор 36 формирует циональное заданному напряжению стаби- управляющий импульс тиристору 16. Тирилизации 0»д, а на инверсный вход стор 16 отпирается и вся энергия дополнипоступает аналоговый сигнал обратной свя- тельного конденсатора 17 выводится в зи по напряжению Up<, пропорциональный буферный конденсатор 3. При снижении навыходному напряжению Ua> > накопитель- пряжения накопительного конденсатора 8

1765881

Сдоз 0доз

2 (3) где Сдо — величина емкости дополнительного конденсатора.

Из выражения (3) определяется соотношение емкостей дозирующего и дополнительного конденсаторов

Своз 1

Сдоп 4

Для вывода энергии из дополнительного конденсатора в буферный конденсатор необходимо, чтобы напряжение дополнительного конденсатора, приведенное ко

40 вторичной обмотке трансформатора 13, было больше напряжения буферного конденсатора 3.

Для уменьшения пульсаций напряжения Л 0вуф величина емкости буферного

45 конденсатора выбирается в 10...20 раз больше емкости дополнительного конденсатора, на величину, определяемую гистерезисом компаратора 27, генератор управляющих импульсов 2 формирует управляющий импульс тиристору 6, тиристор 6 отпирается, энергия конденсатора 7 передается в кон- 5 денсатор 8. Далее процессы. повторяются аналогично описанным выше, Т.о. происходит стабилизация выходного напряжения накопительного конденсатора.

Точность стабилизации выходного на- 10 пряжения накопительного конденсатора в предлагаемом устройстве зависит только от величины гистерезиса компаратора, что и определяет повышение точности стабилизации выходного напряжения в сравнении с 15 прототипом.

Для обеспечения описанных выше режимов работы необходимо, чтобы при включении тиристора 10 энергия конденсатора 7 и дросселя 11 полностю выводилась в кон- 20 денсатор 17, Уравнение энергетического баланса в соответствии с (4) будет приведенной к вторичной обмотке трансформатора.

Формула изобретения

Устройство для зарядки накопительного конденсатора, содержащее источник постоянного напряжения, первый диод, анод которого через первый дроссель соединен с положительной клеммой источника постоянного напряжения, а катод — с анодом первого тиристора и одной из обкладок дозирующего конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей шиной источника напряжения, накопительный конденсатор, первый вывод второго дросселя соединен с катодом первого тиристора и катодом второгодиода, анод которого и первая обкладка накопительного конденсатора соединены с общей шиной источника напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности стабилизации выходного напряжения накопительного конденсатора, в устройство введены третий, четвертый и пятый диоды, второй и третий тиристоры, буферный и дополнительный конденсаторы, повышающий согласующий трансформатор, третий дроссель, причем третий диод включен согласно между вторым дросселем и второй обкладкой накопительного конденсатора, анод второго тиристора соединен с анодом третьего диода, буферный конденсатор включен параллельно источнику напряжения, первичная обмотка повышающего согласующего трансформатора одним выводом соединена с общей шиной источника напряжения и анодом четвертого диода и катодом третьего тиристора, а другим выводом через третий дроссель соединена с катодом четвертого диода, анод которого соединен с катодом второго тиристора и одной из обкладок дополнительного конденсатора, другая обкладка которого соединена с общей шиной источника напряжения, вторичная обмотка согласующего трансформатора через пятый диод подключена параллельно буферному конденсатору.

1765881

1765881

Составитель Л. Симонова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор П. Гереши

Редактор

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

Заказ 3388 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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