Переключатель напряжения на емкостной нагрузке

Переключатель напряжения на емкостной нагрузке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советск не

Социалксткческнк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 06.08.79 (21) 2805471/18-21 с присоедннениеаа заявки М (23) П ркоритет—

Опубликовано 15.08.81. Бюллетень М 30

Дата опубликования описания 18.08 81

Н 03 К 17/60 бееудерстеенный квинтет до делам нзабретеннй н открытей (53) УДК 621. .382(088.8) {72) Автор изобретения

Б. M. Юрчиков

{7б ) Заявитель (54) ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЕМКОСТНОЙ

НАГРУЗКЕ

Изобретение относится к радиотехнике,,связанной с формированием управляющих напряжений на емкостной нж.рузке, в частности, к устройствам управлении электрооптически и световыми затворами и дискретными дефлекторами.

Известен переключатель напряжения, содержащий цепочку последовательно соединенных транзисторов Г1 (.

Однако в этом переключателе рассеивается большая мошность при переключении.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предт5 лагаемому является переключатель напряжения на емкостной нагрузке, содержа— ший две группы последовательно соединен« ных П транзисторных ключей, подключенные своими выводами к шинам источника питания, между объединенными выводами — -го и (-т +1)-го транзисторных клюи

О, чей каждой группы включена емкостная нагрузка, а входы транзисторных ключей подсоединены к выходам схем управления Г2). I

Однако в этом переключателе велика мощность, рассеиваемая в цепях нереза рядки емкости нагрузки при переключении на ней высокого напряжения с большей частотой

Бель изобретения — снижение потребляемой мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в переключатель напряжения на емкостной нагрузке, содержащий две группы последовательно соединенных Yl транзисторных ключей, подключенные своими выводами к шинам источника питания, между обьединенными выводами - - -ro и тт (— +Ц-го транзистсрных ключей каждой тт и группы включена емкостная нагрузка, а входы транзисторных ключей подсоединены к выходам схемы управления, введена цепь из последовательно соединенных (- -1) конденсаторов равной емкости и

2(й-2) диодов, причем один вывод цепи соединен с земляной шиной источника пи6003

3 85 тания, а второй вывод соединен через соответствующие прямо включенные диоды с объединенными выводами первого и второго транзисторных ключей каждой группы и через соответствующие обратно включенные диоды — с обьединенными выводаи П ми (— +1)-го и (- - +2) ro транзисторных ключей каждой группы, а обьединенные выводы каждого j -го и (1 +1)-го последовательно соединенных конденсатор ов цепи соединены через соответствующие прямо включенные диоды с обьединенными выводами (+1)-го и (i+2)-го транзисторных ключей каждой группы и через соответствующие обратно включенные диодыс объединенными выводами (- -+1+1)-го и

П и (— +1+2)-го транзисторных ключей каждой 1 группы.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит основной источник

1 напряжения, дополнительные источники напряжения, роль которых выполняют конденсаторы 2 и 3, напряжения на которых определяются делителем на резисторах 46, две группы последовательно соединенных транзисторных ключей на транзисторах 712 и 13-18, между обьединенными выводами 19 и 20 которых включена емкостная нагрузка 21, основные диоды 22-29 и обходные и блокирующие диоды 30-35 и 3641 соответственно, которые служат для большей надежности схемы и в принципе могут, отсутствовать.

Йля развязки схемы управления по постоянному току or управляющих электродов т жнзисторов 7-18 использованы трансформаторы, первичные обмотки 42-53 которых подключены к соответствующим выхолам схемы управления.

Кроме как на транзисторах, ключи могут быть выполнены и на тиристорах, при этом использование диодов 30-35 обязательно, Or схемы управления поочередно от« . пираются сначала транзисторы 10-12, а загем транзисторы 15-.13, что приводит к последовательной ступенчатой разрядке емкости нагрузки 21 на источники напряжения - конденсаторы 2 и 3, соответственно, через диоды 24 и 25 и затем на земляную шину. Вывод 20 при этом соединен с земляной шиной через открытые диоды

33-35. Протекание обратного тока разрядки через транзисторы 16-18 блокируется диодами 39-41. Схема может рабогать и без диодов 30-41, при этом роль диодов 30-35 выполняют переходы база-. коллектор транзисторов 10-12 и 16-18.

Однако протекание больших обратных токов через эти транзисторы приводит к их глубокому насыщению, что снижает быстродействие и может вызвать перегрузку по базовым токам. Последовательность отпирания транзисторов 15-13 приводит к последовательной ступенчатой зарядке емкости нагрузки 21 через диоды 27 и

26 от конденсаторов 3 и 2, источника 1.

30 При поступлении входных импульсов на обмотки 48-53 отпираются поочередно транзисторы 16-18 и 9-7, что вызывает аналогичную перезарядку емкостной нагрузки 21 в обратном направлении.

Данная мостовая схема реализует: процесс парафазной ступенчатой перезарядки емкости нагрузки через дополнительные источники напряжения. Поскольку токи зарядки и токи разрядки емкости нагрузки

21 одинаковы по величине но обратны по направлению, весь заряд, отданный дополнительными источниками при зарядке емкости, возвращается в них при ее разрядке т.е. эти источники не отдают энергии, что позволяет применять в качестве них конденсаторы достаточно большой емкости (на два-три порядка большей, чем емкость нагрузки 21).

Аналогичная схема переключателя мо30 жет быть построена в принципе, с любым количеством транзисторов в высоковольтных ключах. B общем случае, если это ко.личество равно и, то применяют (и -1) дополнительных источников напряжения (конденсаторов),При этом заряд, отбираемый от основного источника напряжения, 1 меньше чем в известных переключателях использующих только один источник напУ ряжения, и соответственно потребление мощности в предлагаемом переключателе

40 меньше, чем в известных мостовых переключателях при той же частоте переключений напряжений на нагрузке. Если напряжение каждого из дополнительных источников составляет U ln, где 0 — напряжение основного источника, то за полный и -ступенчатый цикл зарядки емкости нагрузки

or основного источника отбирается энергия, равнаяGu ° (U/e)=СО /п, т.е. в и раз

9. меньше, чем в известных переключателях

И с одним источником напряжения. Кроме того, перезарядка емкости нагрузки осуществляется в два этапа; сначала происходит разрядка до нуля без отбора энергии от основного источника, а затем зарядка тоы ком обратной полярности с отбором энергии от основного источника (и то лишь на последней ступени зарядки, когда отпирается транзистор 7 или 13). Это дает дополниSg

ВНИИПИ Заказ 6965/86 Тираж 988 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная,4 тельный выигрыш в энергии еще в 2 раза по сравнению с известными мостовыми схемами, в которых разрядка емкости нагрузки с начала и до конца осуществляется за счет энергии источника питания.

Таким образом, .мостовая схема предлагаемого переключателя обеспечивает выигрьпп в энергии s 2п раза. Немостовая

1схема предлагаемого переключателя, со- 16 держащая лишь два высоковольтных ключа (например,на транзисторах 7-12, при этом ключи на транзисторах 13-18 огсутствуют, и правый электрод нагрузки

21 соедИнен с землей) дает вдвое мень- 15 ший выигрыш в энергии, поскольку требует для обеспечения того же размаха выходно го сигнала вдвое более высокое напряже-. ние питания при вдвое меньшей частоте отбора энергии от него, чем в мостовой 2р яеме.

Формула изобр ет ения

Переключатель напряжения на емкостной нагрузке, содержащий две группы последовательно соединенных и транзисторных ключей, подключенные своими выводами к шинам источника питания между обьединени и 30 ными выводами — -го и (+1)-го тран«3 зисторных ключей каждой группы включена емкостная нагрузка, а входы транзисторных

03 6 ключей подсоединены х вьасодам схемы управления, отличающийся тем, что, с целью снижения потребляемой aeomности, введена цепь из последовательно соединенных (— -1) конденсаторов равной емкости и 2tn-2) диодов, причем один вывод цепи соединен с земляной шиной источника питания, а второй вывод соединен через соответствующие прямо включенные диоды с объединенными выводами первого и второго транзисторных ключей каждой группы и через соответствующие обратно включенные диоды — с объединенными выводами (— +1)-го и (-, +2)-го транзисторYl и ных ключей каждой труппы, а обьединенные выводы каждого j -гс и (4+1)-го последовательно соединенных конденсаторов иепи соединены через соответствующие прямо включенные диоды с объединенными выводами (1+1)-го и (i+2)wo транзисторных ключей каждой группы и через соответствующие обратно включенные диоды - с объединенными выводами (— + i +1) ro u и

A (+ i +2)-го транзисторных ключей каждой группы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 492033, кл. Н 03 К 17/60, 1975.

2. Зарецкий А. А. и др. Высоковольтный ключ для привода электроннооптического дефлектора. Вопросы радиоэлектроники, сер. ЭВТ вып. 6, 1976.