Зарядное устройство

Зарядное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАН И

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.06.77 (21) 2494855/18-21 с присоединением заявки Ме

СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.10.78. Бюллетень Л (45) Дата опубликования описания 29.09. (72) Авторы изобт. стения

Н. П. Потехин и Э. Г. Емельянов (71) Заявитель (54) ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к устройствам зарядки смкостных накопителей с использованием полупроводниковых приборов, и может быть применено для зарядки cìêîñòíoãо накопителя до высокого постоянного напряжения при использовании низковольтного источника питания.

Известны преобразователи постоянного напряжения с пьезоэлектрическими трансформаторами (ПТР), способные работать в режиме зарядного устройства, содер>кащие ключевой каскад с дросселем в коллекторной цепи, пьезоэлектрический трансформатор, электрод обратной связи которого соединен с базой ключевого каскада, и емкостной накопитель (ЕН) энергии, соединенный с выходом пьезоэлектрического трансформатора через выпрямитель (1).

Недостатком такого устройства является низкая устойчивость работы в режиме зарядного устройства.

Наиболее близким тсяшчсским решением является зарядное устройство, содержащее транзистор, в эмиттерную цепь которого включены параллельно соединснныс пьезоэлектрический трансформатор и резистор, включенный между базой и коллектором транзистора, и накопительный конденсатор, подключенный к выходу пьезоэлектрическо осУдарстениый комитет (28) При р го трансформатора через выпрямитель, а также дроссель и конденсатор (2).

Недостатками этого устройства являются сложность схемы и связанная с этим низкая устойчивость работы в режиме зарядного устройства, а также значительные габариты и масса. В схеме имеются три IBcтотно-селективныс звена: пьезоэлектрический трансформатор (ПТР), параллельный

1о 1.С-контур, включенньш параллельно вход

ПТР, и последовательньш У.С-контур, используемый для связи базы транзистора с электродом обратной связи ПТР, Для устойчивой работы схемы требуется точное согласование частот настройки всех трех частотно-селсктивных звеньев, что практически невозмо>кно обеспечить при работе схемы в режиме зарядного устройства, так как входная емкость ПТР, являющаяся элемен20 том парязлельного 1.С-контура, и собственная частота настройки ПТР зависят от тока нагрузки ПТР. Таким образом, по мере зарядя накопительного конденсатора неизбежна взаимная расстройка 3ястотно-сслек25 тинных звсш св. 1хромс того, взаимная расстройка возможна под влиянием изменения температур;I и при старении элсмсн1ов.

Цель изобрстения — — повыикипс нядс>кнос и и снижение габаритов и массы уст."0 ройства.

630734

Я

Цель достигается тем, ITo в зарядном устройстве, содержащем транзистор, в эмпттерную цепь которого включен пьезоэлекгрический трансформатор, накопительный конденсатор, подключенный к выходу пьезоэлектрического трансформатора через выпрямитель, а также дросссль и конденсатор, дроссель включен параллельно входу пьезоэлектрического трансформатора, а база транзистора соединена с электродом обратной связи пьезоэлектрического трансформатора через конденсатор.

Чтобы исключить шунтирование ПТР по электроду обратной связи и тем самым повысить устойчивость работы, в устройстве использован составной транзистор.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема зарядного устройства.

Зарядное устройство содержит транзистор 1, в эмиттерную цепь которого включены параллельно соединенные пьезоэлектрические трансформатор 2 и дроссель 3. К выходу пьезоэлектрического трансформатора

2 подключен накопительный конденсатор 4 через выпрямитель 5. База транзистора 1 соединена через конденсатор б с электродом обратной связи пьезоэлектрического трансформатора 2. Исходный режим по постоянному току транзистора 1 задан резистором 7, включенным между базой и коллектором. Зарядное устройство работает в автоколебательном режимс.

При включении источника питания в замкнутой системе, образованной транзистором 1, пьезоэлектрическим трансформатором 2, дросселем 3 и конденсатором 6, возникают незатухающие колебания, частота которых равна частоте настройки пьезоэлектрического трансформатора 2. Колебательный контур, образованный дросселем 3 и входной емкостью пьезоэлектрического трансформатора 2, ударно возбуждаются.

При этом транзистор 1 запирается по цепи эмиттера переменным напряжением, навсденным в контуре, что позволяет получать на входе пьезоэлектрического трансформатора 2 переменное напряжение с амплитудой, в несколько раз превышающей напряжение источника питания постоянного тока.

С электрода обратной связи переменнос напряжение гармонической формы подается на базу транзистора 1 через ускоряющую цепь, образованную конденсатором б и резистором 7. Применение обратной связи через ускоряющую RC-цепь позволяет осуществлять подпитку контура эмиттерным током транзистора 1 в моменты, когда мгновенное значение напряжения на контуре близко к нулю. В результате колебания в системе быстро нарастают по амплитуде, несмотря IIB значительное потребление энергии в цепи нагрузки пьезоэлектрического трансформатора 2, особсш|о в пачальный момент заряда накопительного конденсатора 4.

Предельное напряжение, до которого заряжается накопительный конденсатор 4, зависит как от типа пьезоэлектрического трансформатора и напряжения источника питания, так и от исходного режима, заданного транзистору 1 через резистор 7.

Однако при малом сопротивлении резистора 7 автоколсбательпый режим неустойчив и может быть сорван. Причиной срыва автоколебательного режима является шунтирование пьезоэлектрического трансформатора 2 по электроду обратной связи малым сопротивлением резистора 7. Чтобы обеспечить устойчивый автоколебательный режим и возможность зарядки накопительного конденсатора 4 до высокого постоянного напряжения, необходимо использовать транзистор с большим коэффициентом передачи по току базы.

Более целесообразным является использование в схеме зарядного устройства составного транзистора, полевого транзистора или любого другого устройства с высоким входным сопротивлением.

Испытания данного зарядного устройства показали, что при применении изобретения можно устойчиво заряжать пакопительньш конденсатор емкостью 0,1 мкФ до напряжения 10 кВ, используя источник питания напряжения около 30 В. При этом габариты и масса зарядного устройства определяются в основном габаритами и массой лишь трех элементов: транзистора 1, пьезоэлектрического трансформатора 2 и накопительного конденсатора 4.

Формула изобретения

Зарядное устройство, содержащее транзистор, в эмиттерную цепь которого включен пьезоэлектрический трансформатор, рсзистор, вклю IcIIHbIA между базой и коллектором транзистора, наполнительньш конденсатор, подключенный к выходу пьезоэлектрического трансформатора через выпрямитель, а также дроссель и конденсатор, отличающс тем, что, с целью повышения надежности и снижения габаритов и массы устройства, дроссель включен параллельно входу пьезоэлектрического трансформатора, а база транзистора соединена с электродом обратной связи пьезоэлектрического трансформатора через конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коновалов М. Б. и др. Применение пьезоэлектрических трансформаторов напряжения в зарядных статических преобразователях. — В кн. Системы электропитания потребителей импульсной мощности. М., «Энергия», 197б.

2. П а тент С Ш Л № 3562792, кл. 310 — 8, 19б8.

1зедактор А. Купрякова

Составитель Г. Смелова

Техред 3. Тараненко

Корректоры: Л. Брахнина и Л. Орлова

Заказ 1905/4 Изд. Ма 699 Тираж 1045 Подписное

НПО Государствснного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2