Устройство для заряда емкостногонакопителя энергии

Устройство для заряда емкостногонакопителя энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ „„

Союз Советски к

Социалистических

Ресаублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.03.79 (21) 2733408/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

H 03 К 3/53.Гесудерстееенмй кемнтет

СССР

Опубликовано 30.05.81. Бюллетень № 20 (53) УДК 621.373..41 (088.8) ho делам нзебретеннй н еткрмтий

Дата опубликования описания 06.06.81

Д. И. Панфилов, В. Н. Сирин, В. Н. Красава(, В. C. Иванов, О. А. Романенко и А. Г. Бо ко

Московский институт электронной техники (72) Авторы иэобретеиия (74) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА ЕМКОСТНОГО

НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах питания высокоинтенсивных источников света для накачки лазеров и других устройст-. вах, в которых используется накопление энергии в конденсаторах..

Известны устройства для заряда емкостных накопителей энергии, в которых высокие технико-экономические показатели достигаются за счет амплитудно-импульсной модуляции выходного напряжения.

Известно устройство, состоящее из транс- то форматора, транзисторных ключей и выпря. мителей, в котором амплитудно импульсная модуляция выходного напряжения осуществляется за счет изменения коэффициента трансформации трансформатора при переключении источника питания на разные от- 15 воды трансформатора (1).

Известно также устройство, в которого трансформатор преобразователя выполнен с несколькими вторичными обмотками, каждая из которых нагружена на выпрямитель; причем эти выпрямители через транзисторные ключи соединены tlo выходу последовательно. Амплитудно-импульсная модуляция выходного напряжения устройства осуществляется последовательным замыканием транзисторных ключей, подключающих соответствующий выпрямитель к зарядному контуру. Сигнал на включение транзисторов подается с соответствующего компаратора при достижении определенного уровня напряжения на емкостном накопителе. Ограничение зарядного тока осуществляется за счет того, что транзисторы преобразователя работают в активном режиме (2).

Недостатком этих устройств является то, что формирование последующей ступени выходного напряжения осуществляется лишь по сигналу, пропорциональному напряжению на емкостном накопителе.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство дЛя заряда.емкостного накопителя энергии, содержащее источник питания, К транзисторных преобразователей напряжения, входы которых соединены с выходными зажимами источника питания, а выходы — со входами К мостовых выпрямителей, выходы которых .соединены последовательно-согласно и через датчик зарядного тока подсоединены к обкладкам емкостного накопителя, задающий генератор, выход которого соединен с первым входом блока

834843 управления транзисторными преобразователями напряжения, выходы которого соединены с базами транзисторов транзисторных преобразователей напряжения, а второй вход блока управления транзисторными преобразователями напряжения соединен с выходом блока управления ступенями, вход которого соединен с выходом порогового элемента, блок управления зарядным процессом, вход которого соединен с выходом датчика зарядного тока, а выход — с третьим входом блока управления транзисторными преобразователями напряжения (3).

Однако это устройство обладает недостатком указанным выше. Блок управления ступенями в этом устройстве должен иметь при наличии К ступеней выходного напряжения

К пороговых элементов, что приводит (при большом количестве ступеней) к усложнению схемы блока управления ступенями) .

Кроме того, напряжение на емкостном накопителе может отличаться от напряжения на выходе зарядного устройства, при этом разность между выходным напряжением устройства и напряжением на емкостном накопителе возрастает в процессе заряда, что приводит к нарушению работоспособности устройства при транзисторном токоограничении в цепи зарядного контура — к пробою токоограничивающего транзистора, при токоограничении с помощью транзисторов одного из преобразователей — к выходу токостабилизирующего преобразователя из режима стабилизации зарядного тока).

Если КПД устройства определять только по потерям в токоограничивающих элементах, то наивысший КПД обеспечивается при равенстве ступеней выходного напряжения и при условии, что последующая ступень выходного напряжения формируется в момент времени, когда разность между выходным напряжением устройства и напряжением на емкостном накопителе становится равной нулю.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение КПД.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для заряда емкостного накопителя энергии, содержащем источник питания, К транзисторных преобразователей напряжения,. входы которых соединены с выходными зажимами источника питания, а выходы — со входами К мостовых выпрямителей, выходы которых соединены последовательно-согласно и через датчик зарядного тока подсоединен к обкладкам емкостного накопителя, задающий генератор, выход которого соединен с первым входом блока управления транзисторными преобразователями напряжения, выходы. которого соединены с базами транзисторов транзисторных преобразователей напряжения, а второй вход блока управления транзисторными преобразователями напряжения соединен с выходом блока управления ступенями, вход которого соединен с выходом порогового элемента, блок управления зарядным процессом, вход которого соединен с выходом датчика зарядного тока, а выход — с третьим входом блока управления транзисторными преобразователями напряжения, входы порогового элемента соединены с коллекторами транзисторов К-го транзисторного преобразователя напряжения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства для заряда

1О накопителя энергии; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжения на выходе устройства (а), напряжения на емкостном накопителе (б), напряжения коллектор-эмиттер транзисторов К-го преобразователя, (в, в)

Устройство содержит источник 1 питания, подключенные к нему К транзисторных преобразователей напряжения 2 — 1, 2 — 2, 2 — К, К мостовых выпрямителей 3 — 1, 3 — 2,.

3 — К, включенных последовательно-согласно емкостной накопитель 4 и датчик 5 зарядного тока 5, подключенные к выводам мостовых выпрямителей 3 — 1, 3 — 1,...,3 — К после25 зо

55 довательно, блок 6 управления транзисторными преобразователями напряжения и задающий генератор 7, соединенные последовательно пороговый элемент 8, блок 9 управления зарядным процессом и блок 10 управления ступенями, подсоединенные к блоку 6 управления транзисторным преобразователем напряжения.

Устройство работает следующим образом.

После разряда емкостного накопителя 4 (момент te, фиг. 2) напряжение на выходе устройства в течение некоторого времени отстутвует, затем в момент времени t начинают работать транзисторные преобразователи напряжения, 2 — 1, 2 — 2,..., 2 — К обеспечивающие режим стабилизации зарядного тока, и на выходе устройства появляется нагде V „c>- максимальное значение напряжения на выходе устройства; и -количество ступеней. выходного напряжения.

Емкостный накопитель 4 начинает заряжаться. Блок 9 управления зарядным процессом обеспечивает режим. стабилизации зарядного тока, при котором напряжение на емкостном накопителе 4 возрастает линейно. В момент времени tp когда разность между выходным напряжением устройства и напряжением на емкостном накопителе 4 равна нулю (U > — — U<), напряжение Ц, одного из транзисторов К-го преобразователя, который работает постоянно в течении времени формирования всех ступеней выходного напряжения, становится равным нулю и пороговый элемент 8 выдает сигнал блоку 10 управления ступенями на формирование второй ступени выходного напряжения.

Процессы повторяются на все более нарас834843 тающих значениях напряаения U< на емкостном накопителе 4 и напряжения на выходе устройства. Однако каждая последующая ступень выходного напряжения устройства формируется при достижении нуля разностью между выходным напряжением устройства и напряжением на емкостном накопителе 4.

Предлагаемое устройство имеет всего один пороговый элемент, срабатывающий при достижении нуля напряжением на одном из входов, что приводит к значительному сокращению аппаратурных затрат, упрощению устройства и повышению его КПД.

Формула изобретения

Устройство для заряда емкостного накопителя энергии1 содержащее источник питания, К транзисторных преобразователей напряжения, входы которых соединены с выходными зажимами источника питания, а выходы соединены со входами К мостовых выпрямителей, выходы которых соединены последовательно-согласно и через датчик зарядного тока подсоединены к обкладкам емкостного накЬпителя, задающий генератор, выход которого соединен с первым входом блока, управления транзисторными преобразователями напряжения, выходы которого соединены с базами транзисторов транзисторных преобразователей напряжения, а второй вход блока управления транзисторными преобразователями напряжения сое5 динен с выходом блока управления ступенями вход которого соединен с выходом порогового элемента, блок управления зарядным процессом, вход которого соединен с выходом датчика зарядного тока, а выход — с третьим входом блока управления транзисторными преобразователями напряжения, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения КПД, входы порогового элемента соединены с коллекторами транзисторов К-го транзисторного преобразователя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3706022, кл. 320 — 1, 1970.

2. Патент США,% 3750005, кл. 321 — 18, 20 1971.

3. Кофман Д. Б. и др. Улучшение энергетических характеристик и показателей массы источников питания импульсных систем, Сб. статей «Электротехническая промышленность», серия «Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденса-, торы», вып. 1/69, 1977 (прототип).

834843

UN31 рие. г

Составитель В. Чорба

Редактор К. Лембак Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши

Заказ 4060/83 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4