Устройство для заряда емкостного накопителя

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве стабилизированного источника питания для зарядки емкостных накопителей. Сущность изобретения: результатом технического решения является повышение надежности, увеличение срока службы за счет заряда накопителя малыми порциями тока, уменьшение токов утечки, а также управление разрядом накопителя. Результат достигается тем, что в устройство для зарядки емкостного накопителя, содержащее подключенный к входной шине источник зарядного напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления величиной зарядного тока, датчик тока, датчик напряжения и емкостный накопитель с разрядником, введены компаратор, формирователь сигналов включения разрядником и два формирователя импульсов. 3 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве стабилизированного источника питания для заряда емкостного накопителя.

Известно устройство для заряда накопительных конденсаторов, содержащее источник зарядного напряжения, выход которого через последовательно соединенные дроссель, фильтр и делитель напряжения подключен к емкостному накопителю, а также блок управления [1] Недостатками устройства являются большая масса за счет наличия токоограничительного дросселя, недостаточная надежность за счет изменения зарядного тока при бросках питающего напряжения, отсутствие возможности управления разрядом накопительного конденсатора.

Известно устройство для заряда емкостного накопителя, содержащее источник зарядного напряжения, выход которого через преобразователь напряжения, выпрямитель и датчик тока подключен к емкостному накопителю, блок управления, соединенный с источником зарядного напряжения и датчиком тока, подключенный к емкостному накопителю датчик напряжения, выход которого подключен к блоку управления [2] Недостатками устройства являются недостаточная надежность за счет наличия токов утечки, необходимость применения высоковольтной изоляции, отсутствие возможности управления разрядом накопителя, большие помехи, передаваемые в сеть от устройства.

Результатом изобретения являются повышение надежности, увеличение срока службы за счет заряда накопителя малыми порциями тока, контроль энергии заряда накопителя.

Результат достигается тем, что в устройство для заряда емкостного накопителя, содержащее подключенный к выводам для подключения источника питания через датчик тока источник зарядного напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления величиной зарядного тока, информационный вход которого соединен с выходом датчика тока, причем выходные выводы источника зарядного напряжения соединены с емкостным накопителем, зашунтированным разрядником, кроме того, связанный с выводами емкостного накопителя датчик напряжения, введены компаратор, формирователь сигналов включения разрядника и два формирователя импульсов, при этом первый формирователь импульсов предназначен для формирования импульсов длительностью, превышающей время разряда емкостного накопителя, а второй формирователь импульсов выполнен с задержкой на включение относительно момента включения первого формирователя импульсов, выход первого формирователя импульсов подключен к входу управления включением источника зарядного напряжения блока управления величиной зарядного тока, выход второго формирователя импульсов подключен к входу датчика напряжения и входу управления формирователя сигналов включения разрядника, информационный вход которого связан с выходом источника зарядного напряжения, выход его подключен к разряднику емкостного накопителя, вход компаратора подключен к выходу датчика напряжения, а его выход к входам запуска первого и второго формирователей импульсов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 схема формирователя сигналов включения разрядника; на фиг.3 показаны временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для заряда емкостного накопителя содержит источник 1 зарядного напряжения, датчик 2 тока, подключенный между входной шиной и источником 1, емкостный накопитель 3(10), зашунтированный разрядником 11, подключенный к выходу источника 1, блок 4 управления величиной зарядного тока, подключенный к управляющему входу источника 1, причем информационный вход его подключен к выходу датчика 2 тока, датчик 5 напряжения, связанный с выводами накопительной емкости 10, компаратор 6, выход которого подключен к входам запуска первого 8 и второго 9 формирователей импульсов. Выход первого формирователя 8 импульсов подключен к входу управления включением источника зарядного напряжения блока 4 управления, выход второго формирователя 9 к входу управления формирователя 7 сигналов включения разрядника, информационный вход которого связан с выходом источника 1, выход его подключен к разряднику 11 емкостного накопителя 3, вход компаратора 6 подключен к выходу датчика 5 напряжения.

Блок 4 управления величиной зарядного тока выполнен на микросхеме 1114ЕУ3, содержащей генератор пилообразного напряжения, компаратор и источник опорного напряжения. При этом выход датчика 2 подключен к третьему выводу микросхемы, выход первого формирователя 8 к седьмому выводу, выход блока 4 к десятому и тринадцатому выводам, остальные выводы микросхемы подключены согласно описанию к ней.

Датчик 5 напряжения и датчик 2 тока могут быть выполнены в соответствии с аналогичными узлами, приведенными в прототипе.

Формирователи 8 и 9 однотипны и могут быть выполнены по схеме, приведенной в книге Гутникова В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л. Энергоатомиздат, 1988, с.159, фиг.5.10а, при этом в формирователе 8 подключен на выходе указанной схемы один усилитель, в формирователе 9 подключены (в параллель) два усилителя.

Формирователь 7 сигналов включения разрядника (фиг.2) состоит из тиристора 12, шунтирующего резистора 13, емкостного накопителя 14 и вторичной обмотки 15 трансформатора источника зарядного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

В первый момент включения напряжения на емкости 10 нет, напряжение на выходе датчика 5 равно нулю. Компаратор 6 переключается из нулевого состояния в единичное. На выходе первого формирователя 8 отсутствует сигнал отключения (фиг.36), с блока 4 при этом поступает сигнал управления на включение источника 1 зарядного напряжения. С этого момента емкость 10 начинает заряжаться. Одновременно происходит заряд емкости 14 формирователя 7. Сопротивление емкости 10 в первый момент мало, через накопитель 3 практически протекает квант тока короткого замыкания. Ток протекает и через датчик 2 тока, по обратной цепи поступает в блок 4, в котором происходит сравнение сигнала обратной связи с опорным напряжением. В результате блок 4 выдает сигнал, вызывающий сужение импульса зарядного тока (фиг.3а). Таким образом, с ростом напряжения на емкости 10 ток заряда уменьшается, а обратная связь по току через блок 4 вызывает расширение импульса зарядного тока. При этом среднее значение величины зарядного тока остается постоянным. Это происходит до тех пор, пока напряжение на накопителе 3 не достигнет установленной величины. После этого срабатывает датчик 5 напряжения. Это напряжение сравнивается на компараторе 6 с опорным напряжением и переключает его из единичного состояния в нулевое (фиг.3г). В результате запускаются формирователи 8 и 9, которые отключают блок 4 (фиг.36) и включают через время, равное Тпаузы (равное времени окончания переходных процессов), формирователь 7 и датчик 5 (фиг.3а). Тиристор 12 открывается, происходит разряд емкостного накопителя 14 через сопротивление 13, с которого снимается сигнал включения емкостного накопителя 3. Емкость 10 разряжается через разрядник 11. Напряжение падает и компаратор 6 переключается из единичного состояния в нулевое. Далее весь процесс повторяется.

Использование компаратора, первого и второго формирователей совместно с формирователем сигнала включения разрядника позволяет обеспечить контроль энергии заряда емкостного накопителя, обеспечивается надежность работы устройства за счет устранения перенапряжения элементов и малых помех, передаваемых в сеть, устройство при этом более экономично.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ, содержащее подключенный к выводам для подключения источника питания через датчик тока зарядного напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления величиной зарядного тока, информационный вход которого соединен с выходом датчика тока, выходные выводы источника зарядного напряжения соединены с емкостным накопителем, зашунтированным разрядником, кроме того, связанный с выводами емкостного накопителя датчик напряжения, отличающееся тем, что введены компаратор, формирователь сигналов включения разрядником и два формирователя импульсов, при этом первый формирователь импульсов предназначен для формирования импульсов с длительностью, превышающей время разряда емкостного накопителя, а второй формирователь импульсов выполнен с задержкой на включение относительно момента включения первого формирователя импульсов, выход первого формирователя импульсов подключен к входу управления включением источником зарядного напряжения блока управления величиной зарядного тока, выход второго формированителя импульсов подключен к входу управления формирователя сигналов включения разрядника, информационный вход которого гальванически связан с выходом источника зарядного напряжения, выход его подключен к разряднику емкостного накопителя, вход компаратора подключен к выходу датчика напряжения, а его выход к входам запуска первого и второго формирователей импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3