Преобразователь переменного напряжения в постоянное

п 1) 5806 У Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликова У К 621 ла делам изобретен и открытии.8 45) Дата опубликования сания 24.01.7(72) Авторы изобретен Н, Ю, Вакуленко, Р, А, Ерошенко и Б. Б. Лебе Заявите Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им, Е. О. Патона4) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАВ ПОСТОЯННОЕ НИЯ Государственный комитет (23) ПриоритеСовета Министров СССР Изобретение относится к преобразователям переменного напряжения в постоянное и может быть использовано в источниках постоянного высокого напряжения для питания электронно- и ионно-лучевых приборов и систем с рабочим напряжением до сотен киловольт.Известен емкостный каскадный умножитель напряжения с вентильно-емкостной связью между каскадами, работающий на повышенных и высоких частотах, каждый каскад которого содержит повышенную и выравнивающую колонны емкостей и вентили 1. Основной недостаток данного умножителя состоит в том, что в нем падение напряжения над нагрузкой зависит от числа каскадов Л как уз.Известен также каскадный умножитель напряжения с бегущей волной 2. Однако этот умножитель напряжения имеет очень низкий КПД, малое напряжение, приходящееся на один каскад, и, как следствие этого, большое количество элементов, необходимых для реализации выходных напряжений в сотни киловольт.Кроме того, известны преобразователи переменного напряжения в постоянное, решающие ту же задачу 3, 4.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий в каждом каскаде изолирующий, связанный с формирователем питающего напряжения, и высоковольтный трансформаторы, а также подключенную к вторичной обмотке по следнего схему умножения напряжения, выходы которой соединены с выходами схем умножения других каскадов через зарядные конденсаторы и связаны с выходными выводами, один из которых является высокопотенциаль ным, а другой заземлеп 5, Основными недостатками такого преобразователя являются низкая частота питающего напряжения и, как следствие этого, низкий КПД, что препятствует использованию высоковольтных источников, 15 выполненных по данному принципу, для питания современных прецизионных электронно- и ионно-лучевых установок.Предлагаемый преобразователь отличаетсяот известных тем, что формирователь питаю щего напряжения выполнен в виде ряда генераторов высокой частоты по числу каскадов, каждый из которых соединен с первичной обмоткой изолирующего трансформатора, вторичная обмотка которого вь 1 полнена со сред пей точкой, соединенной с заземленным выходным выводом, причем крайние выводы этой обмотки через цепочку разделительных конденсаторов подключены к соответствующим крайним выводам первичной обмотки высоко вольтного трансформатора, также выполнен5 10 15 ной со средней точкой, соединенной с высокопотенциальным выходным выводом,Такое выполнение преобразователя позволяет повысить его КПД,На чертеке дана схема описываемого преобразователя.В каждом каскаде преобразователь содержит генератор 1 высокой частоты, подключенный к первичной обмотке изолирующеготрансформатора 2, вторичная обмотка которого через разделительные конденсаторы 3 соединена с первичной обмоткой высоковольтного трансформатора 4. Вторичная обмотка высоковольтного трансформатора 4 одним концом подсоединена к катоду вентиля 5 и анодувентиля 6, а другим концом - к точке соединения зарядных конденсаторов 7 и 8. С противоположной стороны конденсатор 7 соединен с анодом вентиля 5, сердечником высоковольтного трансформатора 4 и средней точкойего первичной обмотки, а конденсатор 8 - скатодом вентиля 6 и анодом вентиля 5 предыдущего каскада.Точка соединения катода вентиля 6 и конденсатора 8 первого каскада, а также среднис точки вторичных обмоток изолирующихтрансформаторов 2 заземлены. Нагрузка 9включена между землей и точкой соединения анода вентиля 5 и конденсатора 7 последнего высоконотенциального каскада,Преобразователь работает следующим образом.В каждом каскаде напряжение высокой частоты с выхода питающего генератора 1 поступает через изолирующий трансформатор 2в последовательный колебательный контур,образованный суммарной индуктивностью вторичной и первичной обмоток трансформаторов2 и 4 соответственно и результирующей емкостью разделительных конденсаторов 3. Параметры элементов этого контура выбирают изусловия настройки его в резонанс с частотойпитающего генератора 1. Из колебательногоконтура наприкение высокой частоты при помощи высоковольтного трансформатора 4 подводится к схеме удвоения напряжения, собранной на вентилях 5 и 6 и зарядных конденсаторах 7 и 8. Выпрямленное напряжение выделяется на зарядных конденсаторах 7 и 8, атак как зарядные конденсаторы всех каскадовпреобразователя соединены последовательно,его выходное напряжение равно сумме выходных напряжений на всех каскадах. При этомвыходная мощность преобразователя равнасумме мощностей всех его каскадов.Если каждый каскад преобразователя запитывать от отдельного генератора, то уголотсечки анодного тока вентилей данного кас 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 када не зависит от состояния вентилей других каскадов.Таким образом, предлагаемый преобразователь напряжения позволяет существенно повысить частоту питающего напряжения за счет введения согласованных цепей передачи мощности, выполненных в виде колебательных контуров, обеспечив при этом надежную изоляцию между генератором и выпрямителем посредством конденсаторов, а также повысить КГ 1 Д и уменьшить габариты, так как при питании от отдельных генераторов в преобразователе происходит сложение мощности, что позволяет заменить один мощный генератор группой маломощных генераторов. Формула изобретенияПреобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий в каждом каскаде изолирующий, связанный с формирователем питающего напряжения, и высоковольтный трансформаторы, а также подключенную к вторичной обмотке последнего схему умножения напряжения, выходы которой соединены с выходами схем умножения других каскадов через зарядные конденсаторы и связаны с выходными выводами, один из которых является высокопотенциальным, а другой заземлен, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, формирователь питающего напряжения выполнен в виде ряда генераторов высокой частоты по числу каскадов, каждый из которых соединен с первичной обмоткой изолирующего трансформатора, вторичная обмотка которого выполнена со средней точкой, соединенной с заземленным выходным выводом, причем крайние выводы этой обмотки через цепочку разделительных конденсаторов подключены к соответствующим крайним вы водам первичной обмотки высоковольтного трансформатора, также выполненной со средней точкой, соединенной с высокопотенциальным выходным выводом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Сборник Ускорители под ред. Яблокова, М., 1962, с. 37 - 79.2, Васильев Г. А. Каскадный умцожитель напрякения с бегущей волной. журнал Приборы и техника эксперимента, ПТЭ,5, 1959, с. 75 - 80.3. Патент Швейцарии530115, кл, Н 02 М 7/10, 1975.4. Патент Франции2216712, кл, Н 02 М 7, 10, 1974.5. Труды Ленинградского политехнического института им. М. И. Калинина,3, 1948, с. 19.ПодписноеССР аказ 2912/1НПО Госу д, 115ственного комитепо делам изобрет