Коммутируемый высоковольтный источник питания

Коммутируемый высоковольтный источник питания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

п1 572769

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.05.76 (21) 2355628/07 с присоединением заявки Хе (51) М. Кл, G 05F 1/46

Совета Министров СССР ло делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.09.77. Бюллетень Ке 34

Дата опубликования описания 08.09.77 (53) УДК 621.316.722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. Н. Ефремов, T. И. Егорова и В. Д. Суслов (71) Заявитель (54) КОММУТИРУЕМЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИСТОЧНИК

ПИТАНИЯ

Государственный комитет (23) Приоритет

Предлагаемый коммутируемый высоковольтный источник питания предназначен для использования в радиотехнических установках различного назначения, в частности, в индикаторных устройствах с цветными ЭЛТ типа «Репе1гоп».

Известны коммутируемые высоковольтные источники питания, которые обладают недостаточным быстродействием при переключении высокого напряжения (1).

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является коммутируемый высоковольтный источник питания, стабилизированный постоянным напряжением, содержащий основной стабилизатор высокого напряжения, выполненный в виде преобразователя напряжения, подключенного к входным выводам через низковольтный стабилизатор напряжения, измерительный орган которого соединен с выходом основного стабилизатора, два дополнительных питающих узла с питающими трансформаторами, подключенные к выходу указанного преобразователя напряжения и выполненные по схеме удвоения напряжения, причем выходы питающих узлов включены последовательно с выходом основного стабилизатора и шунтированы це:очками из включенных последовательно резистора и диода (2).

Недостатками известного источника являются малое быстродействие, невозможность получения на выходе дополнительного источника биполярного напряжения и циклическая смена цветов.

Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в каждый из дополнительных питающих узлов введен дополнительный питающий трансфор10 матор, первичная обмотка которого подключена к выходу преобразователя напряжения, вторичная обмотка крайними выводами подключена к выводам вентилей соответствующей схемы удвоения, средним выводом через

15 вторичную обмотку соответствующего питающего трансформатора подключена к общему зажиму двух конденсаторов, подключенных последовательно к выходу соответствующего питающего узла, при этом между другими вы20 водами указанных конденсаторов и вентилями схем удвоения введены дроссели, а каждый из вентилей выполнен в виде встречнопараллельно включенных цепей, состоящих из последовательно включенных диода и ти25 ристора, управляющий электрод которого подключен к программному устройству.

На фиг. 1 изображена блок-схема; на фиг. 2 — принципиальная схема вентиля схемы удвоения дополнительного питающего уз30 ла; на фиг. 3 — принципиальная схема одной

572769

3 из ячеек, образующих основной высоковольтный источник; на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие работу коммутируемого высоковольтного источника питания.

Устройство содержит основной стабилизатор 1 высокого напряжения, два одинаковых дополнительных питающих узла 2, 3, последовательно соединенных с основным стабилизатором 1, активно-емкостную нагрузку 4, 5 на выходе устройства и цепь обратной связи, состоящую из подключенного параллельно выходу основного стабилизатора 1 резистивного делителя напряжения 6, 7 и низковольтного стабилизатора 8 постоянного напряжения. На один вход стабилизатора 8 постоянного напряжения подается напряжение питания устройства, а на другой — сигнал обратной связи с движка переменного резистора делителя напряжения 7. Выход стабилизатора 8 связан со входом преобразователя 9 напряжения, с выхода которого по сигналу с программного устройства 10, также подаваемому на вход преобразователя 9, импульсы напряжения высокой частоты подаются в первичные обмотки трансформаторов дополнительных питающих узлов 2 и 3.

Каждый дополнительный питающий узел 2, 3 выполнен по схеме удвоения напряжения (схема Латура) и содержит питающий трансформатор 11, один конец вторичной обмотки которого соединен с конденсаторами 12, 13.

Другие концы конденсаторов 12, 13 соответственно через дроссели 14, 15 соединены с вентилями 16, 17. Вентили 16, 17 другими концами соединены соответственно с концами «b» и «d» вторичной двухсекционной обмотки дополнительного трансформатора 18, средней точкой «с», соединенной с другим концом вторичной обмотки питающего трансформатора 11. Выход дополнительного питающего узла 2, 3 шунтирован последовательно соединенными резистором 19 и диодом 20.

Вентили 16, 17 схемы удвоения (фиг. 2) образованы двумя последовательными цепочками из включенных в одном направлении диода 21, 22 и тиристора 23, 24. К поджигающему электроду тиристора 23, 24 соответственно через ограничительный резистор 25, 26 подключена вторичная обмотка трансформатора 27, 28 для питания поджигающего электрода. Цепочки соединены между собой в точке 29 противоположными электродами тиристоров 23 и 24. Другие концы 30 и 31 цепочек подключены к концам «b» и «д» вторичной двухсекционной обмотки дополнительного трансформатора 18, причем с концом «b» обмотки соединены конец 30 вентиля 16 и конец 31 вентиля 16, а с концом «d» обмотки соединены конец 31 вентиля и конец 30 вентиля 17.

Основной стабилизатор 1 высокого напряжения образован последовательным соединением четырех выпрямительных ячеек 32 — 35 (фиг. 3). Все ячейки выполнены одинаково по схеме удвоения напряжения каждая. В качестве питающих обмоток трансформаторов в данных выпрямительных схемах используются дополнительные вторичные обмотки питающих трансформаторов 11 и дополнительных трансформаторов 18 дополнительных питающих узлов 2 и 3.

На фиг. 4 изображены временные диаграммы, с помощью которых можно объяснить работу устройства, где

10 36 — напряжение на основной вторичной обмотке питающего трансформатора 11;

37 — напряжение на секции «bc» вторичной обмотки дополнительного трансформатора 18 (фиг. 1);

38 — напряжение на секции «сй» вторичной обмотки дополнительного трансформатора 18;

39 — напряжение в точках «аб» дополнительного питающего узла;

40 — напряжение в точках «ad» дополнительного питающего узла;

41 — напряжение на вторичной обмотке трансформатора 27 вентиля 16;

42 — напряжение на вторичной обмотке трансформатора 28 вентиля 16;

43 — напряженис на вторичной обмотке трансформатора 27 вентиля 17;

44 — напряжение на вторичной обмотке трансформатора 28 вентиля 17;

45 — напряжение на выходе дополнительно о питающего узла.

Принцип действия устройства заключается в следующем.

Поскольку основной стабилизатор высокого зд напряжения 1 и два дополнительных питающих узла 2 и 3 соединены последовательно, то Выходное напряжение вы«= Ui+ U +Ua, где U< — напряжение па выходе основного стабилизатора 1;

4p Ui — напряжение на выходе дополнительного питающего узла 2;

U — напряжение на выходе дополнительного питающего узла 3;

Если U =U — — 4-2 кв, à U — — 12 кв, то, включая дополнительные питающие узлы 2 и

3 согласно, встречно или разнополярно с основным стабилизатором 1, можно получить на выходе устройства три значения напряжения:

1) 12+2+2 16 (кв) — зеленый цвет;

2) 12+2 — 2=12 (кв) — желтый цвет;

3) 12 — 2 — 2 = 8 (кв) — красный цвет.

В предлагаемом устройстве можно менять уровень высокого напряжения, а следовательно, и цвет свечения экрана ЭЛТ с одного на другой в любой последовательности.

Рассмотрим принцип получения биполярного напряжения на выходе одного из дополнительных питающих узлов 2, 3 (фиг. 1) по временным диаграммам (фиг. 4).

Пусть в момент времени to по сигналу с программного устройства 10 с выхода преобразователя 9 напряжение в виде повторяющихся с большой частотой импульсов подает65 ся на трансформаторы 11 и 18, на вторичных

572769 обмотках которых появятся равные по величине папря>кения 36, 37, 38 (полярность без скобок) . Одновременно на поджигающие электроды тиристора 23 вентиля 16 и тиристора 24 вентиля 17 подаются соответственно импульсы 41 и 44 той >ке частоты с трансформаторов 27 вентиля 16 и 28 вентиля 17.

В псрвый полупериод, т. е. в момент времени

4 — 4ь конденсатор 12 заря>кается через цепочку 30 — 29 вентиля 16, так как тиристор 23 открыт и дроссель 14 до суммарного напряжения (полярность без скобок) основной вторичной обмотки трансформатора 11 и секции

«bc» вторичной обмотки трансформатора 18 (полярность без скобок). Напряжение 39 в точках схемы «аЬ», как и напряжение на конденсаторе 12, равно двойному напряжению основной вторичной обмотки питающего трансформатора 11, так как напряжения основной вторичной обмотки дополнительного трансформатора 11 и секции «bc» вторичной двухсекционной обмотки трансформатора 18 равны и однонаправлены. Напряжение 40 в точках «ad» схемы равно нулю, так как напряжение вторичной обмотки трансформатора 11 и секции «cd» вторичной обмотки дополнительного трансформатора 18 равны и противоположны по знаку, а вентиль 17 закрыт.

Напряжение на конденсаторе 11 отсутствует.

Во второй полупериод, т, е. в момент времени t> — 4, напряжение на вторичных обмотках трансформаторов 11, 18, 27 вентиля 16 и

28 вентиля 17 меняют знак (полярность в скобках). Конденсатор 13 заряжается через дроссель 15 и цепочку 29 — 31 вентиля 17 (тиристор 24 вентиля 17 открыт) до суммарного напряжения основной вторичной обмотки трансформатора 11 и секции «bc» двухсекционной вторичной обмотки трансформатора 18 той же полярностью, что и конденсатор 12 (полярность без скобок). Вентиль 16 закрыт.

Конденсаторы 12 и 13 оказываются соединенными последовательно по отношению к нагрузке, и выпрямленное напряжение 45 на выходе дополнительного питающего узла (полярность без скобок) будет равно сумме напряжений на конденсаторах 12 и 13.

При этом тиристор 24 вентиля 16 и тиристор 23 вентиля 17, не участвующие в формировании выходного напряжения данной полярности, находятся в облегченном электрическом режиме за счет введения в схему дополнительного питаюшего узла дополнительного трансформатора 18. К этим тиристорам прикладывается только напряжение одного из конденсаторов, а напряжение основной вторичной обмотки трансформатора 11 компенсируется напряжением встречно включенной секции «cd» вторичной двухсекционной обмотки дополнительного трансформатора 18.

За счет этого повышается надежность всего устройства.

Для получения на выходе дополнительного питающего узла напряжения обратной полярчости необходимо перезарядить конденсаторы

12 и 13. Для этого в момент времени 4 — 4 на поджигающие электроды тиристора 24 вентиля 16 и тиристора 23 вентиля 17 подаются в одинаковой фазе импульсы напри>кения 42 и

43 с соотвстствуюших тиристорам трансформаторов. На поджигающие элсктроды тиристора 23 вентиля 16 и тиристора 24 вентиля

17 напряжение не подается. Образуется колебательный контур LC, в котором электрическая энергия конденсаторов 12, 13 преобразуется в магнитную энергию дросселей 14, 15 и обратно. Конденсаторы 12, 13 перезаряжаются напряжением обратной полярности (полярность в скобках) по цепи, содержащей дроссель 14, цепочку 29 — 31 вентиля 16, цепочку 30 — 29 вентиля 17 и дроссель 15. На этом переходный процесс заканчивается, так как диоды 22 и 21 соответственно вентилей

16 и 17 не пропускают ток обратной поляпности, а типистоп 24 вентиля 16 и THDHctoD

23 вентиля 17 закпыты. Впемя пепсходного процесса, определяющее время пепеключенпя высокого напряжения устпойства, мало и оппеделяется резонансной частотой контт ра.

В момент времени fi, на поджигающие электооды тиристора 24 вентиля 16 и тиоистора

23 вентиля 17 подаются соответственно импульсы напряжения 42, 43. Напряжение на питающем трансформаторе 11 меняет фазу

З0 на противоположную (полярность в скобках) по отношению к дополнительному тпансйопматору 18. Тогда в моменты времени t,— t.„è

4 — 4 конденсатоРы 12 и 13 дозапяжаются до амплитуды выходного напряжения дополнительного питающего узла, компенсип . я Ilt>H этом потери напряжения в контуре LC npu смене полярности.

Управляющие импульсы напряжения подаются на оба дополнительных питающих узла

40 одновременно.

Таким образом, время переключения выходного напряжения устройства определяется временем переходного процесса при пепеключении полярности биполярных дополнитель45 ных питающих узлов. а также впеменем, необходимым для компенсапии потепь при переключении, и составляет 10 — 15 мксек.

Изменение фазы напряжения питающего трансформатора 11 по отношению к наппяже50 нию дополнительного трансформатора 18 при переключении полярности дополнительных узлов 2 и 3 пе влияет на выходное напряжение основного стабилизатора 1. обпазованное суммой выпрямленных наппя>кенпй дополни55 тельных вторичных обмоток трансформаторов

11 и 18 обоих дополнительных питаюших узлов 2 и 3, так как выпоямление напряжения каждой дополнительной втопичной обмотки происходит с помощью двухфазной выпрями50 тельной схемы удвоения напряжения (фиг. 3).

При работе коммутируемого высоковольтного источника на понижение напряжения, в зависимости от требуемого значения высокого напряжения на выходе, один или оба до55 полнительных питающих узла 2 и 3 включа572769 ются навстречу основному стабилизатору 1.

При этом ток нагрузки будет заряжать емкости дополнительных питающих узлов 2 и 3, повышая напряжение на них. Чтобы исключить это, выходы дополнительных питающих узлов 2 и 3 шунтированы каждый последовательно соединенными резистором 19 и диодом

20, которые рассчитаны на ток, превышающий максимальный ток нагрузки.

Стабилизация выходного напряжения на нагрузке устройства обеспечивается цепью обратной связи, напряжение которой с резистивного делителя напряжения 6, 7, подключенного параллельно выходу основного стабилизатора 1, подается на стабилизатор напряжения 8.

Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечивает увеличение быстродействия переключения высокого напряжения и надежности по сравнению с известными, Формула изобретения

Коммутируемый высоковольтный источник питания, стабилизированный постоянным напряжением, содержащий основной стабилизатор высокого напряжения, выполненный в виде преобразователя напряжения, подключенного к входным выводам через низковольтный стабилизатор напряжения, измерительный орган которого соединен с выходом основного стабилизатора, два дополнитечьных питающих узла с питающими трансформаторами, подключенные к выходу указанного преобразователя напряжения и выполненные по схеме удвоения напряжения, причем выходы питающих узлов включены последователь5 но с выходом основного стабилизатора и шунтированы цепочками из включенных последовательно резистора и диода, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, в каждый из дополни10 тельных питающих узлов введен дополнительный питающий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к выходу преобразователя напряжения, вторичная обмотка крайними выводами подключена к выводам

15 вентилей соответствующей схемы удвоения, средним выводом через вторичную обмотку соответствующего питающего трансформатора подключена к общему зажиму двух конденсаторов, подключенных последовательно к

20 выходу соответствующего питающего узла, при этом между другими выводами указанных конденсаторов и вентилями схем удвоения введены дроссели, а каждый из вентилей выполнен в виде встречно-параллельно вклю25 ченных цепей, cocTQHLUHx из госледовательно включенных диода и тиристора,, правляющий электрод которого подключен к программному стройству.

Источники инфопмации, принятые

30 во вниманис при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 463229, кл. Н 031< 3/53, 1974.

2, Патент Франции № 2158585, кл. Н 03k

4/00, 1973.

37

Составитель С. Горбачева

Техред М. Семенов

Редактор Н. Белявская

1(орректор О. Тюрина

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1985/10 Изд. № 741 Тираж 1109

НГ10 Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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