Высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения
Владельцы патента RU 2417397:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (RU)
Изобретение относится к области электротехники, в частности к стабилизаторам напряжения, предназначенным для питания электронных приборов, требующих высокого напряжения. Высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения содержит стабилизирующий элемент, преобразователь напряжения, подключенный к стабилизирующему элементу и к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к двухканальному вентильно-конденсаторному блоку. К положительному выходу вентильно-конденсаторного блока подключен делитель напряжения, соединенный через среднюю точку с переключателем. К отрицательному выходу вентильно-конденсаторного блока подключен блок инверсии 11, который соединен с переключателем. Таким образом, при помощи переключателя осуществляется выбор полярности напряжения, по которому производится стабилизация. Переключатель соединен с измерителем сигнала обратной связи. К дополнительной обмотке трансформатора подсоединен вспомогательный выпрямитель, который соединен с измерителем сигнала обратной связи. Технический результат заключается в возможности получения стабилизированного напряжения положительной или отрицательной полярности, что позволяет питать высоковольтные устройства с различным по полярности питанием, а также обеспечивается низкий потенциал на измерительных и регулирующих цепях независимо от полярности напряжения на выходе. 2 ил.
Изобретение относится к области электротехники, в частности к стабилизаторам напряжения, предназначенным для питания электронных приборов, требующих высокого напряжения.
Известны устройства [Авт. св. СССР №1180860, G-05-F 1/46, Авт. св. СССР №788090, G-05-F 1/56], содержащие трансформатор, высокочастотный преобразователь напряжения и умножитель.
Известно устройство [Авт. св. СССР №1180860, G-05-F 1/46] для питания высоковольтных электродов электроннолучевых трубок и других электронных приборов. Представлено на фиг.1. Данное устройство содержит преобразователь напряжения 1 с выходным трансформатором 2, имеющим две вторичные обмотки 3 и 4, вентильно-конденсаторный выпрямитель 5, делитель напряжения 6, регулируемый импеданс 7, являющийся измерителем сигнала обратной связи и выполненный по структуре «регулируемый транзистор - блок сравнения - опорный элемент», вспомогательный выпрямитель 8, стабилизирующий элемент 9, выполненный в виде ключевого стабилизатора тока и предназначенный для регулирования выходного напряжения. Постоянное напряжение от первичного источника питания поступает через стабилизирующий элемент 9 на вход преобразователя 1 напряжения. На вторичной обмотке 3 трансформатора 2 появляется переменное напряжение, которое умножается до необходимой величины и выпрямляется вентильно-конденсаторным выпрямителем 5, после чего прикладывается к нагрузке. Часть выходного напряжения через делитель 6 направляется на вход регулируемого импеданса 7. Данное устройство выбрано в качестве прототипа.
Прототип позволяет вырабатывать напряжение одной полярности. Это приводит к ограничению области применения. Возможно использование прототипа для получения напряжения другой полярности, если заземлить вывод противоположной полярности вентильно-конденсаторного выпрямителя. Однако, в этом случае, элементы регулировки будут находиться под высоким потенциалом выходного напряжения.
Заявляемое изобретение описывает устройство позволяет вырабатывать напряжение как положительной, так и отрицательной полярности, повышая при этом эффективность его использования за счет большей универсальности, и обладает одинаково высокой стабилизацией как положительного, так и отрицательного выходных напряжений, причем обеспечивается низкий потенциал на измерительных и регулирующих цепях независимо от полярности напряжения на выходе.
Поставленная задача решается тем, что высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий стабилизирующий элемент, преобразователь напряжения, подключенный к стабилизирующему элементу, трансформатор, первичная обмотка которого подключена к преобразователю напряжения, третья обмотка трансформатора подсоединена к вспомогательному выпрямителю, выход которого соединен с измерителем сигнала обратной связи, а вторичная обмотка подключена к вентильно-конденсаторному блоку, делитель напряжения, согласно изобретению дополнительно содержит блок инверсии и переключатель, а вторичная обмотока трансформатора является обмоткой со средней точкой и вентильно-конденсаторный блок является двухканальным, причем один канал вентильно-конденсаторного блока соединен через делитель напряжения и переключатель с измерителем сигнала обратной связи, выход которого подключен к стабилизирующему элементу, а второй канал вентильно-конденсаторного блока соединен с измерителем сигнала обратной связи через блок инверсии и переключатель.
На фиг.2 представлено устройство, которое содержит преобразователь напряжения 1, трансформатор 2 со вторичной обмоткой 3 (со средней точкой) и обмоткой 4, двухканальный вентильно-конденсаторный блок 5, делитель напряжения 6, измеритель сигнала обратной связи 7, выполненный по типу «регулируемый параметр - блок сравнения - опорный элемент», вспомогательный выпрямитель 8, стабилизирующий элемент 9, выполненный в виде ключевого стабилизатора, переключатель 10, блок инверсии 11.
Стабилизирующий элемент 9 подключен к первичной обмотке трансформатора через преобразователь напряжения 1. Вторичная обмотка со средней точкой 3 трансформатора подключена к двухканальному вентильно-выпрямительному блоку 5. К положительному выходу подключен делитель напряжения 6, состоящий из резисторов R1 и R2, соединенный через среднюю точку с переключателем 10. К отрицательному выходу вентильно-конденсаторного блока 5 подключен блок инверсии 11, который выполнен на операционном усилителе. Инвертирующий вход операционного усилителя соединен с вентильно-конденсаторным блоком 5 через резистор R3, в отрицательной обратной связи включен резистор R4, а выход соединен с переключателем 10. Таким образом, при помощи переключателя осуществляется выбор полярности напряжения, по которому производится стабилизация. Переключатель соединен с измерителем сигнала обратной связи 7. К обмотке трансформатора 4 подсоединен вспомогательный выпрямитель 8, который соединен с измерителем сигнала обратной связи 7.
Устройство работает следующим образом. Постоянное напряжение от первичного источника питания поступает через стабилизирующий элемент 9 на вход преобразователя напряжения 1, который формирует сигнал для трансформатора 2. На вторичной обмотке 3 трансформатора появляется переменное напряжение, которое умножается до необходимой величины и выпрямляется вентильно-конденсаторным блоком 5. Обмотка 3 выполнена со средней точкой, а вентильно-конденсаторный блок 5 является двухканальным, что позволяет иметь одновременно как положительное, так и отрицательное напряжение с выходов вентильно-конденсаторного блока 5. Переключатель 10 предназначен для выбора необходимой полярности выходного напряжения. Таким образом, при стабилизации выходного напряжения положительной полярности, блок инверсии 11 не используется. В этом случае делитель напряжения 6, нижним выводом подключенный к нулю, является делителем положительного напряжения относительно нуля с коэффициентом передачи и на измеритель сигнала обратной связи 7 подается ослабленное положительное напряжение обратной связи. Далее сигнал поступает на измеритель сигнала обратной связи 7, в котором происходит сравнение напряжения сигнала обратной связи с напряжением опорного элемента, по результату которого производится регулировка стабилизирующего элемента 9. Тем самым происходит стабилизация положительного выходного напряжения. При стабилизации отрицательного выходного напряжения блок инверсии 11 является инвертирующим с коэффициентом передачи 
и передает на вход измерителя сигнала обратной связи 7 ослабленное отрицательное напряжение с преобразованием в положительное. Для стабилизации одинаковой величины как положительного, так и отрицательного напряжения необходимо только обеспечить равенство 
Вспомогательный выпрямитель 8 с вторичной обмоткой 4 используется для формирования напряжения опорного элемента для измерителя сигнала обратной связи 7.
Технический результат заключается в возможности получения стабилизированного напряжения положительной и отрицательной полярности, что дает возможность питать высоковольтные устройства с различным по полярности питанием, а также обеспечивается низкий потенциал на измерительных и регулирующих цепях независимо от используемой полярности напряжения на выходе.
Высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий стабилизирующий элемент, преобразователь напряжения, подключенный к стабилизирующему элементу, трансформатор, первичная обмотка которого подключена к преобразователю напряжения, третья обмотка трансформатора подсоединена к вспомогательному выпрямителю, выход которого соединен с измерителем сигнала обратной связи, а вторичная обмотка подключена к вентильно-конденсаторному блоку, делитель напряжения, отличающийся тем, что дополнительно содержит блок инверсии и переключатель, а вторичная обмотока трансформатора выполнена в виде обмотки со средней точкой и вентильно-конденсаторный блок выполнен двухканальным, причем один канал вентильно-конденсаторного блока соединен через делитель напряжения и переключатель с измерителем сигнала обратной связи, выход которого подключен к стабилизирующему элементу, а второй канал вентильно-конденсаторного блока соединен с измерителем сигнала обратной связи через блок инверсии и переключатель.
