Регулируемый преобразователь постоян-ного напряжения c высоковольтным выходом

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ц)838950 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 050979 (2! ) 2814746/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 1506.81. Бюллетень Ио 22

Дата опубликования описания 150681 (51)М. Кл.

Н 02 М 3/335

Государственный комитет

СССР по аслам изобретений и открытий (53) УДК621.314.58 (088. 8) B . H . Овдин., С . A. Таюрский и Д. ф .-Турутина: (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) РЕГУЛИРУЕМЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

С ВЫСОКОВОЛЬТНЫМ ВЫХОДОМ

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания высоковольтных нагрузок емкостного характера типа ламп бегущей волны, электроннолучевых трубок и т.п.

Известен регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий N источников напряжения, выход каждого иэ которых зашунтирован конденсатором, ключи каждый иэ которых зашуитирован диодом, N-1 из указанных источников постоянного напряжения включены в диагонали N-1 мостов, в каждом из плеч которых установлено по укаэанному ключу, другие диагонали этих мостов включены в последовательную цепь, одна. иэ крайних точек которой заземлена, а другая через N-й источник постоян- 20 ного напряжения подсоединена к выводу для подключения нагрузки (1).

Устройство позволяет получить

2N — 1 уровней высокого напряжения методом подключения той или другой полярностью дополнительных источников с помощью ключей.

Недостатками схемы являются сложность устройства, обусловленная большим количеством высоковольтных 30 источников, а также сложность, связанная с управлением ключами, все элементы которых оказываются под напряжением, соизмеримым с выходным; ограничение диапазона, возможных выходных напряжений, обусловленное небольшими предельно допустимыми напряжениями ключей. Кроме того, с ростом количества выходных уровней пропорционально увеличивается количество элементов схемы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является система, имеющая несколько .быстродействующих переключателей высокого напряжения и содержащая ряд высоковольтных преобразовательных ячеек постоянного напряжения, йодключенных к общему низковольтному источнику питания, выходы всех ячеек, кроме первой, подключены к соответствующим высоковольтным коммутаторам, выходы коммутаторов включены последовательно между собой, выход последнего коммутатора подключен к отрицательному полюсу последней высоковольтной ячейки постоянного напряжения и к анодному выводу емкостной нагрузки, положительный полюс первой высоко838950 вольтной ячейки подключен ко второму выводу нагрузки (2), При подаче управляющих сигналов высоковольтные коммутаторы, содержащие в своем составе высоковольтные ключи на транзисторах, подключают 5 в последовательную цепь питания нагрузки одну или несколько высоковольтных ячеек постоянного напряжения.

Таким образом, в зависимости от сигналов управления на нагрузке можно получить дискретные величины высокого: напряжения, изменяющиеся от величины напряжения первой высоковольтной ячейки до суммы напряжений всего ря-. да высоковольтных ячеек.

Недостатками схемы являются сложность устройства, связанная с большим количеством высоковольтных источников постоянного тока, а также сложность, связанная с применением высоковольтных коммутаторов, каждый из которых содержит высоковольтные ключи в виде ряда последовательно соединенных транзисторов, каждый транзистор высоковольтного коммутатора имеет в свою очередь собствен- 75 ную схему управления, обеспечивающую высокопотенциальную гальваническую развязку. Кроме то1о, с ростом количества выходных уровней пропорционально увеличивается количество элементов в схеме, что также усложняет устройство. Кроме этого, недостатком схемы является ее низкая надежность, связанная с большим количеством элементов, находящихся под высоким напряжением, соизмеримым с выходным. Под высоким напряжением находятся все элементы высоковольтных коммутаторов и выходы высоковольтных ячеек постоянного напряжения. Это приводит к ухудшению 40 электропрочности устройства в целом.

Цель. изобретения — упрощение схемы.

Цель достигается тем, что в регулируемом преобразователе постоян; 45 ного напряжения с высоковольтным выходом, подключенным к емкостной нагрузке, содержащем две преобразовательные ячейки, выходы которых соединены ме*ду собой согласно- 50 последовательно, и регулирующий элемент, входы указанных ячеек соединены между собой также согласнопоследовательно, а точка их соединения подключена к выходному выводу егулирующего элемента, подключенного к входным выводам преобразователя, выходы ячеек совместно шунтированы опорным. конденсатором, параллельно которому включен резистор, а выход одной иэ ячеек соединен с gp выходными выводами преобразователя.

На чертеже представлена принци пиальная электрическая схема предлагаемого устройства. 65

Преобразователь по входу подключен к низковольтному источнику 1, например к выпрямителю,.и содержит две преобразовательные ячейки 2 и 3 с высоковольтным выходом, выполнен- ные, например, на основе высокочастотнОго транзисторного преобразователя напряжения. Параллельно низковольтному источнику 1 напряжения включен регулирующий элемент 4, представляющий собой, например. управляющий делитель напряжения на транзисторах, выход регулирующего элемента 4 подключен в точку соединения ячеек 2 и 3. Выходы ячеек 2 и .3 включены согласно-последовательно между собой и шунтированы опорным конденсатором 5, параллельно которому включен резистор 6. Нагрузка 7 включена на выходе ячейки 3.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

Напряжение низковольтного источ— ника 1 подается на ячейки 2 и 3, напряжение на входе которых распределяется в,соотношении

Пд. Пчп а ° где U — напряжение на входе ячей2. ки 2; напряжение на входе ячейчп а. ки 3.

Напряжение на конденсаторе 5 не зависит от U><> и равно

Поп = Ug + Uvnp" где К вЂ” коэффициент преобразования ячеек 2 и 3;

Š— напряжение источника 1 питания.

Напряжение. на нагрузке 7 определяется уравнением

Ubbi = КПви.

Резистор 6 служит для разряда опорного конденсатора при выключении устройства и является балластной нагрузкой высоковольтных ячеек

2 и 3. Рассмотрим реакцию устройства при изменении U>zÄ, от нуля до

При этом емкость нагрузки 7 быстро заряжается через малое внутреннее сопротивление ячейки 3 до напряжения в соответствии с U >,„. Конденсатор 5 при этом заряжен до того же напряжения. При уменьшении U> > до нуля на выходе ячейки 3 напряжение также снижается до нуля, а на выходе ячейки 2 напряжение равно той же величине КЕ. Это напряжение равно напряжению на конденсаторе 5 и компенсирует его по знаку. При выборе емкости конденсатора 5 много больше, чем емкость нагрузки 7, выходное напряжение преобразователя принудительно устанавливается равным нулю. Разряд емкости нагрузки происходит через внутреннее сопротивление ячейки 2 и конденсатор 5.Разряд происходит быстро за счет малого со противления цепи разряда. Таким об838950

Составитель В. Моин

Техред Ж.Кастелевич Корректор Н. Стец.

Редактор Л. Копецкая

Заказ 4468/86

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 разом, устройство обладает высокой скоростью подъема и сброса напряжения.. Аналогично схема работает и при подаче любого дискретного или непрерывного сигнала П < Е.

waПредлагаемый преобр аз ов атель имеет более простую схему за счет ис- ключения высоковольтных коммутаторов и схем управления к ним с высокопотенциальной развязкой и заменой их простым низковольтным регулирующим элементом; .более высокую электрическую прочность и надежность за счет малого количества высоковольтных элементов, что позволяет объединить их конструктивно в один узел, герметизированный изолирующими компаундами; возможность получения на выходе непрерывно изменяющегося высокого напряжения при подаче с регулирующего элемента сигнала соответствующей формы. 20

Формула изобретения

Регулируемый преобразователь постоянного напряжения с высоковольтным выходом, подключенным к емкостной нагрузке, содержащий две преобразовательные ячейки, выходы которых соединены между собой согласно-последовательно, регулирующий элемент, отличающийсятем, что, с целью упрощения, входы указанных ячеек соединены между собой согласнопоследовательно, а точка их соединения подключена к выходному выводу регулирующего элемента, подключенного к входным выводам преобразователя, выходы ячеек совместно шунтированй опорным конденсатором, параллельно которому включен резистор, а выход одной из ячеек соединен с выходными выводами преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 575743, кл. Н 02 М 3/04, 1977.

2. Патент США 9 3723855, кл. Н 02 М 3/335, 1972.