Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

пц 5806)У

Сма Советских

Социалистических

Ресоуолик

161) Дополнительное к авт. сгпд-ву (22) Заявлено 22.04.75 (21) 2127851/07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.11.77. Бюллетень № 42 (45) Дата опубликования описания 24.01.78 (51) M Кл. H 02M 7/10

Государственный иомите <

Совета Министров СССР ла делам изооретений и OTKpbtTHA (53) УДК 621.314.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. Ю. Вакуленко, P. А. Ерошенко и Б. Б. Лебедев (71) Заявитель

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е. О. Патона (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В ПОСТОЯННОЕ

Изобретение относится к преобразователям переменного напряжения в постоянное и может быть использовано в источниках постоянного высокого напряжения для питания электронно- и ионно-лучевых приборов и систем с рабочим напряжением до сотен киловольт.

Известен емкостный каскадный умножитель напряжения с вентильно-емкостной связью между каскадами, работающий на повышенных и высоких частотах, каждый каскад которого содержит повышенную и выравнивающую колонны емкостей и вентили (1). Основной недостаток данного умножителя состоит в том, что в нем падение напряжения над нагрузкой зависит от числа каскадов Л как N3.

Известен также каскадный умножитель напряжения с бегущей волной (2). Однако этот умножитель напряжения имеет очень низкий

КПД, малое напряжение, приходящееся на один каскад, и, как следствие этого, большое количество элементов, необходимых для реализации выходных напряжений в сотни киловольт.

Кроме того, известны преобразователи переменного напряжения в постоянное, решающие ту же задачу (3, 4).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий в каждом каскаде изолирующий, связанный с формирователем питающего напряжения, и высоковольтный трансформаторы, а тактике подключенную к вторичной обмотке последнего схему умножения напряжения, выходы которой соединены с выходами схем умножения других каскадов через зарядные конденсаторы и связаны с выходными выводами, один из которых является высокопотецциаль10 ным, а другой заземлеп (5). Основными недостатками такого преобразователя являются низкая частота питающего напряженпя и, как следствие этого, низкий КПД, что препятствует использованию высоковольтных источников, 15 выполненных по данному принципу, для питания современных прецизионных электронно- и ионно-лучевых установок.

Предлагаемый преобразователь отличается от известных тем, что формирователь питаю20 щего напряжения выполнен в виде ряда генераторов высокой частоты по числу каскадов, каждый из которых соединен с первичной обмоткой изолирующего трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена со сред25 пей точкой, соединенной с заземленным выходным выводом, причем крайние выводы этой обмотки через цепочку разделительных конденсаторов подключены к соответствующим крайним выводам первичной обмотки высоко30 вольтного трансформатора, также выполнен

580617

15 ной со средней точкой, соединенной с высокопотенциальным выходным выводом.

Такое выполнение преобразователя позволяет повысить его КПД.

На черте>ке дана схема описываемого преобразователя.

В каждом каскаде преобразователь содер>кin генератор 1 высокой частоты, подключенный к первичной обмотке изолирующего трансформатора 2, вторичная обмотка которого через разделительные конденсаторы 3 соединена с первичной обмоткой высоковольтного трансформатора 4. Вторичная обмотка высоковольтного трансформатора 4 одним концом подсоединена к катоду вентиля 5 и аноду вентиля 6, а другим концом — к точке соединения зарядных конденсаторов 7 и 8. С противоположной стороны конденсатор 7 соединен с анодом вентиля 5, сердечником высоковольтного трансформатора 4 и средней точкой

его первичной обмотки, а конденсатор 8 — с катодом вентиля 6 и анодом вентиля 5 предыдущего каскада.

Точка соединения катода вентиля 6 и конденсатора 8 первого каскада, а также средине точки вторичных обмоток изолирующих трансформаторов 2 заземлены. Нагрузка 9 включена между «землей» и точкой соединения анода вентиля 5 и конденсатора 7 последнего высоконотенциального каскада.

Преобразователь работает следующим образом.

В каждом каскаде напряжение высокой частоты с выхода питающего генератора 1 поступает через изолирующий трансформатор 2 в последовательный колебательный контур, образованный суммарной индуктивностью вторичной и первичной обмоток трансформаторов

2 и 4 соответственно и результирующей емкостью разделительных конденсаторов 3. Параметры элементов этого контура выбирают из условия настройки его в резонанс с частотой питающего генератора 1. Из колебательного контура напряжение высокой частоты при помощи высоковольтного трансформатора 4 подводится к схеме удвоения напряжения, собраиной на вентилях 5 и 6 и зарядных конденсаторах 7 и 8. Выпрямленное напряжение выделяется на зарядных конденсаторах 7 и 8, а так как зарядные конденсаторы всех каскадов преобразователя соединены последовательно, его выходное напряжение равно сумме выходных напряжений на всех каскадах. При этом выходная мощность преобразователя равна сумме мощностей всех его каскадов.

Если каждый каскад преобразователя «запитывать» от отдельного генератора, то угол отсечки анодного тока вентилей данного кас20

ЗО

55 када не зависит от состояния вентилей других каскадов.

Таким образом, предлагаемый преобразователь напряжения позволяет существенно повысить частоту питающего напряжения за счет введения согласованных цепей передачи мощности, выполненных в виде колебательных контуров, обеспечив при этом надежную изоляцию между генератором и выпрямителем посредством конденсаторов, а также повысить

КГ1Д и уменьшить габариты, так как при питании от отдельных генераторов в преобразователе происходит сложение мощности, что позволяет заменить один мощный генератор группой маломощных генераторов.

Формула изобретения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное> содержащий В каждом каскаде изолирующий, связанный с формирователем питающего напря>кения, и высоковольтный трансформаторы, а также подключенную к вторичной обмотке последнего схему умножения напряжения, выходы которой соединены с выходами схем умножения других каскадов через зарядные конденсаторы и связаны с выходными выводами, один из которых является высокопотенциальным, а другой заземлен, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, формирователь питающего напряжения выполнен в виде ряда генераторов высокой частоты по числу каскадов, каждый из которых соединен с первичной обмоткой изолирующего трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена со средней точкой, соединенной с заземленным выходным выводом, причем крайние выводы этой обмотки через цепочку разделительных конденсаторов подключены к соответствующим крайним вы водам первичной обмотки высоковольтного трансформатора, также выполненной со средней точкой, соединенной с высокопотенциальным выходным выводом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сборник «Ускорители» под ред. Яблокова, М., 1962, с. 37 — 79.

2, Васильев Г. А. Каскадный умножитель напря>кения с бегущей волной. журнал «Приборы и техника эксперимента», ПТЭ, № 5, 1959, с. 75 — 80.

3. Патент Швейцарии № 530115, кл. Н 02М

7/10, 1975.

4. Патент Франции № 2216712, кл. Н 02М

7, 10, 1974.

5. Труды Ленинградского политехнического института им. М. И. Калинина, № 3, 1948, с. 19.

Составитель Л. Устинкина

Редактор А. Пейсоченко Техред И. Карандашова Корректоры: Л. Брахнина и А Степанова

Заказ 2912/1 Изд. № 115 Тираж 917 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2