Высоковольтный коммутируемый стабилизатор напряжения

 

Союз Советсник

Социалиетичеениз

Респубпнн щ864268 (6I ) Дополнительное к авт, свид-ву « (22)Заявлено 02.10.78 (21) 2669201(24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (53)М. Кл .

6 05 F 1/56

Гееударотеенай комитет

СССР ео делам изобретений и открытий

Опубликовано 15. 09. 81. Бюллетень М 34 (И) ДК 621. .314.5 (088.8) Дата опубликования описания 16.09.81 (72) Автор изобретения

И. И, Колосков (7! ) Заявитель (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ КОММУТИРУЕИЫЙ СТАБИЛИЗАТОР

КАП РЯМИЯИЯ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в устройствах электропитания высоковольтных слаботочных потребителей, требующих стабильного напряже-. ния, изменяемого в процессе эксплуатации по величине, например двухили трехцветных электронно-лучевых трубок.

Известен высоковольтный коммутируемый стабилизатор напряжения, выполненный по типу замкнутой системы автоматического регулирования, в котором изменение стабилизируемого уровня выходного напряжения осуществляется изменением плеч делителя обратной связи.(Ц

Однако эти стабилизаторы имеют большое. время переходного процесса при переходе с одного уровня выходного напряжения на другой.

Известен коммутируемый стабилизатор напряжения, в котором имеется общий вывод, соединенные последова2 тельно входное устройство, регулируемый преобразователь постоянного напряжения в постоянное с устройством управления, резистор и снмметрирующие элементы, шунтированные транзис3 торами с разными рабочими потенциалами, соединенными через устройство обратной связи с выходным высоковольч ным и управляющим выводами устройства, соединенным также с узлом управления преобразователя постоянного напряжения s постояниое (2 1.

Недостатками этого стабилизатора являются его сложность, относительно низкий ЕПД, малая надежность и больнице габариты.

Объясняется это тем, что цепочка пбследовательно соединенных транзисторов параллельного регулятора, подключенного к выходным зажимам, должна быть рассчитана на наибольщее значение выходного напряжения (например

12 кв), вследствие чего количество транзисторов в ней получается дос8642

3 таточно большим (до 50-100 шт.). Поскольку все транзисторы управляются от одного усилителя, токи управления через отдельные транзисторы значительно возрастают от верхнего транзистора

5 к нижнему, из-за чего возрастают потери мощности в схеме управления и транзисторах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, ко торое содержит последовательно включенные источники постоянного стабилизированного напряжения, по числу уровней высокого напряжения, разрядные и зарядные ключевые элементы, связанные с логическим блоком управления, выполненные на транзисторах, шунтированных стабилитронами Я).

Недостатком данного устройства явля20 является его сложность, так как оно сосодержит несколько последовательно включенных источников постоянного ста- билиэированного напряжения и высоковольтные зарядные ключевые элементы, 25 выполняемые на транзисторах.

Цель. изобретения — упрощение уст" ройства и снижение массогабаритных показателей.

Поставленная цель достигается тем,. что в устройстве, содержащем

30 два последовательно включенных источника постоянного стабилизированного высокого напряжения, которые включены между высоковольтным и общим выходным выводами, связанный с источником, подключенным к общему выводу, разрядный ключевой элемент на транзисторах, шунтированных стабилитронами, входы которого подключены к логическому блоку управления, иод- 40 ключенным к управляющему входу устройства, источник, подключенный к общему выводу, выполнен управляемым, а разрядный ключевой элемент подключен к общему выводу через введенные пос- 45 ледовательно включенные регулятор напряжения на транзисторах, шунтированных стабилитронами, и датчик тока, причем последний подключен к управляющему. входу управляемого источника, 50 а управляющий вход регулятора соединен, с выходом введенного узла обрат ной связи, подключенного к выходным и управляющему, входам устройства.

На чертеже приведена структурная схема стабилизатора.

Высоковольтный коммутируемый стабилизатор напряжения содержит соеди68 ненные последовательно входное устройство 1, регулируемый источник вы- сокого напряжения 2, состоящий из преобразователя 3 постоянного напряжения в постоянное с устройством управ- . ления 4, разрядный ключевой элемент

5 с резистором 6 и симметрирующими элементами, например стабилитронами .7, параллельно которым подключены транзисторы 8, 9, Регулятор напряжения 10 на транзисторе 11, шунтированном стабилитроном 12, логический блок управления 13 разрядного ключевого элемента, управляющий вход 14, связанный с блоком управления и узлом абратной связи 15, датчик тока

16, включенный последовательно с регулятором напряжения, источник стабильного высокого напряжения 17, подключенный к высоковольтному выводу (зажиму), 18,и через управляемый источник к общему выводу 19. Датчик тока 16 подключен к узлу управления 4 управляемого источника 2, а выход узла обратной связи 15 к управляющему входу транзистора 11 регулятора напряжения 10.

Коммутируемый стабилизатор работает следующим образом.

Входное устройство 1 вырабатывает нестабилиэированные напряжения постоянного тока, которые служат

-для питания управляемого источника

2 и стабильного источника высокого напряжения 17, который, в частности, может быть выполнен по авт. св.

Ф 517012. Преобразователь 3 управляемого источника преобразует входное, относительно низкое напряжение в высокое, которое поступает через резистор 6 разрядного ключевого элемента 5 на цепь последовательно соединенных транзисторов 8, 9, 11 и датчик тока 16.

В начальный момент, когда транзисторы 8, 9, 11 заперты, а напряжение на выходе источника 2 относительно мало, напряжение на датчике !6 отсутствует, соответственно нет напряжения на входе узла управления 4, что создает условия для повышения напряжения на выходе источника 2. Когда последнее повышается до напряжения пробоя симметрирующих стабилитронов

7, начинает протекать ток через резистор б — стабилитроны 7, 12 — датчик 16, возникает сигнал на входе узла 4, который проходит далее на преобразователь 3 и ограничивает вы864268 б ходное напряжение последнего на уровне, соответствующем заданной величине тока через стабилитроны 7, 12 и датчик 15.

При этом напряжение на симметрнрующих стабилитронах 7, 12 равно их суммарному напряжению стабилизации.

Это напряжение суммируется с выходным стабильным напряжением источника

17 (полярность обозначена начертеже) и поступает на выходной высоковольтный зажим 18. Если .указанное суммарное напряжение превышает заданное значение, возникает сигнал рассог" ласования на выходе узла отрицательной обратной связи 15, под его воздействием открывается транзистор 11, регулятор напряжения 10, в результате чего шунтируется стабилитрон 12, напряжение на транзисторе 16 становится меньше, соответственно меньше становится напряжение на всей цепи транзисторов 9, 8. 11. Одновременно возрастает ток в контуре резистор 6верхние стабилитроны 7 — транзистор

11 — датчик !6, изменяется сигнал на входе узла 4, последнее воздействует на преобразователь 3, и выходное напряжение. источника 2 уменьшается до величины, необходимой для поддержания заданного значения тока через датчик 16.

Процесс продолжается до тех пор, пока напряжение на выходных выводах 18-19 не установится равным заданной величине.

1

Если теперь понадобится установить другой уровень стабилизированного высокого напряжения на зажимах 18-19, подается сигнал управления на управляющий вход 4. Под воздействием последнего срабатывает дискретный логический блок .13, который переводит в насыщенное состояние транзистор 8 или 9, нли оба одновременно — в зависимости от требуемого изменения стабилизируемого напряжения на выводах 18, 19.

Одновременно сигнал поступает в устройство обратной связи 15 н поддерживает его параметры (изменением входящих в его состав высоковольтного делителя или опорного источника) под второй уровень стабилизированного выходного напряжения.

При коммутации транзисторов 8, 9 начинаются следующие процессы: возрастает ток через датчик 16, через который протекает т6к разря55

Устройство, выполненное по данному изобретению, обладая сравнительно небольшими временами переключения с одного уровня высокого напряжения на другой, имеет меньшие по сравнению с прототипами массогабаритные показада емкости высоковольтной нагрузки (или емкости монтажа)и ток выходной цепи источника 2, изменяется сигнал на входе. узла 4, под действием которого начинает уменьшаться выходное напряжение источйика 2; одновременно в результате воздействия выходного сигнала на узел обратной связи 15, открывается транзистор !О, что создает условия для форсирования процесса перехода с одного, большего уровня выходного напряжения на другой, меньший уровень.

По окончании переходного процесGa напряжение на выходе источника

2 уменьшается до величины, необходимой для поддержания первоначального значения тока через датчик 16, а напряжение на выходных зажимах

18, 19 устанавливается на втором заданном уровне. Стабилизация этого уровня осуществляется путем воздействия на транзистор ll по цепи обратной связи 15.

Как и ранее, второй уровень выходного напряжения определяется суммой напряжений на выходе источника 17 (ие изменяющегося в процессе эксплуатации) и на выходе разрядного ключевого элемента 5, с той лишь разницей, что часть транзисторов (или вес) 8, 9 находятся в насыщенном состоянии.

При необходимости установить на выходе первый, наибольший из требуемых, уровень. стабильного напряжения снимается сигнал управления с входа 14. В результате обесточиваются транзисторы 8, 9 (сигналами с выхода логического дискретного блока 13) и запирается транзистор

ll (сигналом коррекции параметров узла 15), что приводит к увеличению выходного напряжения источника

2 и т.д. до тех пор, пока не устано4s вится исходное состояние схемы.

В практических схемах, ввиду отсутствия. транзисторов на высокие напряжения (порядка нескольких киловольт), в качестве транзисторов 8, 9, 11 могут использоваться цепочки as последовательно соединенных транзисторов.

8642

Формула изобретения

Высоковольтный коммутируемый ста- щ билизатор напряжения, содержащий два последовательно включенных источника постоянного стабилизированного высокого напряжения, которые включены между высоковольтным и общим выходным выводами, разрядный ключевой элемент, связанный с источником, подключенным к общему выводу, и выполненный на транзисторах, шунтированных стабилитронами, входы которых под" ключены через логический блок управления к управляющему входу устройства, отличающийся тем, что, с цельш упрощения и уменьшения массоИсточники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР зо N- 408290, 2. Патент США Ф 3869659, кл. 321-2.

3. Патент США 11 3892977, кл. 307-77, 1975.

ВНИИПИ Заказ 7792/71 Тираж 943 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная,4 гели в связи с отсутствием зарядных ключевых элементов и при 3 и более уровнях напряжения содержит в своем составе только один управляемый ис-. точник.

68 . 8 габаритных характеристик, источник, подключенный к общему выводу, выполнен управляемым, а разрядный ключевой элемент подключен к общему выводу через введенные последовательно включенные регулятор напряжения на транзисторах, шунтированных стабилитронами, и датчик тока, причем последний подключен к управляющему входу управляемого источника, а управляющий вход регулятора напряжения соединен с выходом введенного узла обратной связи, входы которого подключены к высоковольтному и. управляющему выводам устройства.