Устройство для зарядки накопительного конденсатора

Устройство для зарядки накопительного конденсатора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к преобразовательной и импульсной технике, в частности к преобразователям постоянного тока в постоянный с промежуточным преобраэосанием в переменный ток, и может Оить использовано ь устройствах питания импульсных установок большой мощности. Целью изобретения является повышение .быстродействия и КПД устройства при уменьшении массогабзритных показателей. Устройство для зарядки накопительного конденсатора содержит инвертор 1, источник 2 постоянного напряжения, блок 3 управления , последовательный резонансный контур 4, выпрямитель 5. накопительный конденсатор 6, согласующий реактивный элемент. Введение согласующего реактивного элемента в цепь заряда накопительного конденсатора позволяет дости ь цели изобретения. 1 з п ф-лы, 1 ил

СОК Э СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧГСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 03 К 3/53

ГОСУДЛРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

jQ {:0

1 ф

1 () ,Сд

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4468173/21 (22) 29.07.88 (46) 15.10.91, Бюл. № 38 (71) Институт физики АН ЛитССР и Опытный завод лазерной и электронной техники "Эксма" (72) С.К.Балицкас, P,Þ.Êðýóÿëèñ, Р,И.Чичинскас и С.П.Стонис (53) 621.373 (088.8) (56) Патент ГДР ¹ 204812, кл. Н 02 М 3/335, 1983.

Заявка ЕПВ ¹ 0190904, кл. Н 02 М 3/338, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА (57) Изобретение относится к преобразовательнойй и импульсной технике, в частности

Изобретение относится к преобразовательной и импульсной технике, а именно к преобразователям постоянного тока в постоянный с промс>куточныл1 преобразованием в переменный ток, и может быть использовано в устройствах питания импульсных радиотехнических установок большой мощности.

Цель изобретения — повышение быстродействия и КПД устройства при уменьшении массогабаритн ых показателей.

На чертеже представлена схема устройства для зарядки накопительного конденсатора.

Устройство содержит инвертор 1, подключенный к источнику 2 постоянного напряжения, блок 3 управления, соединенный с управляющими входами инвертора, послеБО 1684913 А1 к преобразователял1 постоянного тока в постоянный с промежуточным преобразованием в переменный ток, и может быть использовано в устройствах питания импульсных установок большой мощности, Целью изобретения является повышение быстродействия и КПД устройства при ул1еньшении массогабаритных показателей, Устройство для зарядки накопительного конденсатора содержит инвертор 1, источник 2 постоянного напряжения, блок 3 управления, последовательный резонансный контур 4, выпрямитель 5. накопительный конденсатор 6, согласующий реактивный элемент 7. В ведение согласующе о реактивного элемента в цепь заряда Mакопительно го конденсатора позволяет дости ь цели изобретения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. довательный резонансный контур 4, подключенный к выходу инвертора, выпрямитель 5, накопительный конденсатор 6 и согласующий реактивный элемент 7, соединенные последовательно и подключенные параллельно элементу последовательного контура 4. Параллельно согласующему реактивному элементу подключены последовательно соединенные диод 8 и резистор 9.

Последовательно соединенный резонансный контур содержит конденсатор 10 и дроссель 11, инвертор 1 содержит транзисторы 12 и 13 зашунтированные обратными диодами 14 и 15. Блок 3 управления содержит датчик 16 тока, включенный в цепь iloследовательного резонансного контура 4.

Выход датчика 16 тоха соединен с первым входом конденсатора 17 и через фаэосдви1684913

10 гающую цепь 18 с первым входом компаратора 19. Формирователь 20 сигнала "Стоп" содержит компаратор 21, первым входом соединенный с источником 22 опорного напряжения, а вторым входом с делителем 23 напряжения, входом подключенным к накопительному конденсатору 6, Элемент И 24 выходом подключен к входу ждущего мультивибратора 25, выход которого соединен с вторыми входами компараторов 17 и 19, а также с S-входом RS-триггера 26, прямой выход которого подключен к первому входу элемента И 27, второй вход которого соединен с выходом двухвходового элемента

ИЛИ-НЕ 28, первый вход которого соединен с выходом компаратора 17, также с входом элемента 29 инверсии и с первым входом элемента И 30,второй вход которого соединен с первым входом элемента И 31, и с выходом элемента И 27. Выход элемента 29 инверсии соединен с вторым входом элемента И 31. Выходы элементов И 30 и 31 соединены соответственно с базами транзисторов 13 и 12 инвертора 1 через развяэывающие устройства 32 и 33, которые могут быть выполнены в виде импульсных трансформаторов или оптоэлектронных ключей. Реактивный элемент 7 по своему номиналу примерно равен соответствующему элементу контура, Устройство работает следующим образом.

В начальный момент оба транзистора

12 и 13 находятся в непроводящем состоянии и процесс заряда накопительного конденсатора 6 не происходит. При поступлении на вход элемента И 24 сигнала

"Пуск" на его выходе появляется логическая

"1", которая запускает ждущий мультивибратор 25. Выходной импульс мультивибратора 25 устанавливает триггер 26 в состояние "1", с инверсного его выхода логический "О" предотвращает дальнейшее прохождение пускового импульса с выхода элемента И 24, а логическая "1" с выхода ждущего мультивибратора 25 поступает на инверсные входы компараторов 17 и 19. Поскольку на прямых входах компараторов 17 и 19 напряжения пока отсутствует (ток в резонансном контуре равен О), то на выходах компараторов 17 и 19 поддерживаются сигналы логических "О", которые поступают на входы элемента ИЛИ-НЕ 29. При этом на входы элементов И 27 и 31 поступают сигналы логических "1", а на выходе элемента

И 31 появляется логическая "1", открывающая через раэвязывающее устройство 33 транзистор 12. Транзистор 13 остается закрытым, так как на выходе элемента И 30 поддерживается сигнал логического "0".

При открытом транзисторе 12 начинается заряд конденсатора 10 по цепи: источник 2 постоянного напряжения, транзистор 12, датчик 16, конденсатор 10, элемент 11 индуктивности (дроссель),источник 2. При протекании тока через датчик 16 на его выходе появляется напряжение отрицательной полярности, поступающее на прямые входы компараторов 17 и 19. В этот же момент ждущий мультивибратор 25 устанавливается в нулевое положение. Логическое состояние компараторов 17 и 19 при этом не изменяется, При уменьшении зарядного тока (по мере заряда конденсатора 10 до напряжения источника 2 питания) в конце полупериода на выходе фазосдвигающей цепочки появляется положительное напряжение, а следовательно, на выходе компаратора 19 появляется логическая "1". В данном логическом состоянии компараторов 17 и 19 на выходе элемента И 31 появляется логический "0", закрывающий через развязывающее устройство 33 транзистор

12, а закрытое состояние транзистора 13 не изменяется, т.е. на промежуток временидс оба транзистора закрыты. Конденсатор 10 продолжает заряжаться от энергии, накопленной в дросселе 11. Когда ток заряда уменьшается до нуля, начинается обратный процесс (ток меняет направление), т.е. начинается разряд конденсатора 10, В этот же момент времени на выходе датчика 16 тока появляется положительное напряжение, а следовательно, на выходах компараторов

17 и 19 имеют место сигналы логической "1", При таком логическом состоянии компараторов 17 и 19 на выходе элемента И 30 появляется логическая "1", открывающая транзистор 13. Конденсатор 10 разряжается через открытый транзистор 13, а потом заряжается обратной полярностью от энергии, накопленной в элементе 11 индуктивности, В конце этого полупериода ток в контуре 4 уменьшается, и фазосдвигающая цепь 18 выдает отрицательное напряжение, следовательно, на выходе компаратора 19 появляется логический "О", способствующий закрыванию транзистора

13, а транзистор 12 остается закрытым на промежуток времени Л с до момента, когда в контуре 4 ток уменьшится до нуля. Далее процесс повторяется. Таким образом, в системе инвертор 1 — контур 4 с датчиком 16 тока — блок 3 управления, ввиду наличия обратной связи начинается генерация переменного тока с частотой, определяемой параметрами резонансного контура 4. Датчик

16 тока и блок 3 способствуют переключению транзисторов 12 и 13 иэ одного состояния в другое при минимальном токе через

1684913 эти транзисторы, причем транзистор переводится из проводящего в непроводящее состояние раньше, чем другой транзистор иэ непроводящего в проводящее. Такая временная задержка Л t определена парамет- 5 рами фазосдвигающей цепи 18, исходя из конкретных параметров транзисторов, т.е. времени рассасывания носителей тока базы, например 2-3 мкс.

Так как частота переключения транзи- 10 старое 11 и 13 соответствует резонансной частоте (с учетом потерь) контура 4, на реактивных элементах этого контура амплитудное значение переменного напряжения после нескольких периодов переключения 15 транзисторов 12 и 13 начинает превышать напряжение источника 2 питания. При амплитудном значении переменного напряжения, превышающем порог отпирания выпрямителя 5, через этот выпрямитель и 20 цепочку из элементов 7, 8 и 9 начинает течь зарядный ток, который заряжает конденсатор 6. Скорость нарастания тока через выпрямитель 5 определяется параметрами элементов 7, 8 и 9. С каждым циклом пере- 25 заряда конденсатора 10 через выпрямитель

5 протекает импульс зарядного тока конденсатора 6, и напряжение на конденсаторе

6 повышается до максимального значения, определяемого по формуле 30

1 живых = — 0 Епит, 2 где U<» — напряжение накопительного кон- 35 денсатора 6;

0 — добротность контура 4;

Е ит — напряжение источника 2.

Требуемое выходное напряжение на накопительном конденсаторе 6 задается исто- 40 чником 22 опорного напряжения. При достижении на конденсаторе 6 заданного значения напряжения на выходе компаратора 21 появляется сигнал логической "1", который опрокидывает триггер 26, и логический "0" с прямого его выхода через элементы И 27, 30 и 31 закрывает транзисторы 12 и 13, Процесс заряда накопительного конденсатора 6 прекращается. Накопленная конденсатором 6 энергия передается при помощи внешних средств в нагрузку. Диоды

14 и 15 обеспечивают перезаряд конденсатора 10 колебательного контура 4 в переходных режимах.

Формула изобретения

1. Устройство для зарядки накопительного конденсатора, содержащее инвертор, подключенный к источнику постоянного напряжения. блок управления, первый, второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами инвертора, последовательный резонансный контур, подключенный к выходу инвертора, выпрямитель и накопительный конденсаторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и КПД устройства, при уменьшении массогабаритных показателей, введен согласующий реактивный элемент, при этом выпрямитель, согласующий реактивный элемент и накопительный конденсатор соединены последовательно и подключены параллельно одному иэ реактивных элементов последовательного резонансного конутра, однотипного согласующему реактивному элементу.

2. Устройство по п.1. о т л и ч а ю щ е ес я тем, что параллельно согласующему реактивному элементу подключена цепочка из последовательно соединенных диода, включенного согласно выпрямителю, и резистора.

1684913

Составитель А. Пертров

Редактор Л. Веселовская Техред М,Моргентал Корректор С. Черни

Заказ 3514 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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