Зарядное устройство

ОП ИСА ИЗОБРЕТ Союз Советских Социалистических Республик-+Г 61) Дополнительное к авт, свид-ву22) Заявлено 06.06.77 (21) 2494855/18-2 исоединением заявки че ударстеениый комите 3) Приоритет СССР о делам изобретений и открытий43) Опубликовано 30.10.78.45) Дата опубликования оп ллетень ания 29.0(71) Заявител 54) ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТ Изобретение относит а точнее к устро 1 ствап накопителей с использ пиковых приборов, и мо для зарядки смкостног сокого постоянного нап зовании низковольтно ния. я к электрот зарядки смк ванием полу кет быть пр накопителя яжения при о источник хинке, остных ровод-енено до вы- споль- питаИзвестны преобразователи постоянного напряжения с пьезоэлектрическими трансформаторами (ПТР), способные работать в режиме зарядного устройства, содержащие ключевой каскад с дросселем в коллекторной цепи, пьезоэлектрический трансформатор, электрод обратной связи которого соединен с базой ключевого каскада, и емкостной накопитель (ЕН) энергии, соединенный с выходом пьезоэлектрического трансформатора через выпрямитель 11.Недостатком такого устройства является низкая устойчивость работы в режиме зарядного устройства.Наиболее близким теяшчсским решсииех является зарядное устройство, содержащее транзистор, в эмиттер ую цепь которого включены параллельно соединенные пьезоэлектрический трансформатор и резистор, включенный между базой и коллектором транзистора, и накопительный конденсатор, подключенный к выходу пьезоэлектрического трансформатора через выпрямитель, а также дроссель и конденсатор 21.Недостатками этого устройства являютсяс,1 ожность схемы и связанная с этим низ кяя устойчивость работы в режиме зарядного устройства, а также значительные габариты и масса. В схеме имеются три частотно-сел ективныс звена: пьезоэлектрический трансформатор (ПТР), параллельный 10 7,С-контур, включенньш параллельно входуПТР, и последовательньш У.С-контур, используемый для связи базы транзистора с электродом обратной связи ПТР, Для устои швой работы схемы требуется точное 15 согласование частот настройки всех трехчастотно-селсктивных звеньев, что практически невозможно обеспечить при работе схемы в режиме зарядного устройства, так кяк входная емкость Г 1 ТР, являющаяся элемен том параллельного 1,С-контура, и собственная частота настройки ПТР зависят от тока нагрузки ПТР. Таким образом, по мере зарядя пякоптельного конденсатора неизбежна взаимная расстройка частотно-селек тинных звеньев. 1 хром того, взаимная расстройка возможна под влиянием изменения температурь и при старении элсмеПов.Цель изобретения -- повышение надежноеи и снижение гяоритон и массы ус ройства, 630734ДЦель достигается тем, что в зарядном устройстве, содержащем транзистор, в эмпттерную цепь которого включен пьезоэлекгрический трансформатор, накопительный конденсатор, подключенный к выходу пьезоэлектрического трансформатора через выпрямитель, а также дросссль и кондепсатор, дроссель включен параллельно входу пьезоэлектрического трансформатора, а база транзистора соединена с электродом обратной связи пьезоэлектрического трансформатора через конденсатор.Чтобы исключить шунтирование ПТР по электроду обратной связи и тем самым повысить устойчивость работы, в устройстве использован составной транзистор.На чертеже приведена принципиальная электрическая схема зарядного устройства.Зарядное устройство содержит транзистор 1, в эмиттерную цепь которого включены параллельно соединенные пьезоэлектрические трансформатор 2 и дроссель 3. К выходу пьезоэлектрического трансформатора 2 подключен накопительный конденсатор 4 через выпрямитель 5, База транзистора 1 соединена через конденсатор б с электродом обратной связи пьезоэлектрического трансформатора 2. Исходный режим по постоянному току транзистора 1 задан резистором 7, включенным между базой и коллектором. Зарядное устройство работает в автоколебательном режиме.При включении источника питания в замкнутой системе, образованной транзистором 1, пьезоэлектрическим трансформатором 2, дросселем 3 и конденсатором 6, возникают незатухающие колебания, частота которых равна частоте настройки пьезоэлектрического трансформатора 2. Колебательный контур, образованный дросселем 3 и входной емкостью пьезоэлектрического трансформатора 2, ударно возбуждаются. При этом транзистор 1 запирается по цепи эмиттера переменным напряжением, навсденным в контуре, что позволяет получать на входе пьезоэлектрического трансформатора 2 переменное напряжение с амплитудой, в несколько раз превышающей напряжение источника питания постоянного тока. С электрода обратной связи переменнос напряжение гармонической формы подается на базу транзистора 1 через ускоряющую цепь, образованную конденсатором б и резистором 7. Применение обратной связи через ускоряющую ЯС-цепь позволяет осуществлять подпитку контура эмиттерным током транзистора 1 в моменты, когда мгновенное значение напряжения на контуре близко к нулю. В результате колебания в системе быстро нарастают по амплитуде, несмотря па значительное потребление энергии в цепи нагрузки пьезоэлектрического трансформатора 2, особсшо в начальный момент заряда накопительного конденсатора 4. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Предельное напряжение, до которого заряжается накопительный конденсатор 4, зависит как от типа пьезоэлектрического трансформатора и напряжения источника питания, так и от исходного режима, заданного транзистору 1 через резистор 7. Однако при малом сопротивлении резистора 7 автоколсбательпый режим неустойчив и может быть сорван. Причиной срыва автоколебательного режима является шунтирование пьезоэлектрического трансформатора 2 по электроду обратной связи малым сопротивлением резистора 7. Чтобы обеспечить устойчивый автоколебательный режим и возможность зарядки накопительного конденсатора 4 до высокого постоянного напряжения, необходимо использовать транзистор с большим коэффициентом передачи по току базы.Более целесообразным является использование в схеме зарядного устройства составного транзистора, полевого транзистора или любого другого устройства с высоким входным сопротивлением.Испытания данного зарядного устройства показали, что при применении изобретения можно устойчиво заряжать пакопительньш конденсатор емкостью 0,1 мкФ до напряжения 10 кВ, используя источник питания напряжения около 30 В. При этом габариты и масса зарядного устройства определяются в основном габаритами и массой лишь трех элементов: транзистора 1, пьезоэлектрического трансформатора 2 и накопительного конденсатора 4. Формула изобретения Зарядное устройство, содержащее транзистор, в эмиттерную цепь которого включен пьезоэлектрический трансформатор, рсзистор, включенный между базой и коллектором транзистора, наполнительньш конденсатор, подключенный к выходу пьезоэлектрического трансформатора через выпрямитель, а также дроссель и конденсатор, отличающсеся тем, что, с целью повышения надежности и снижения габаритов и массы устройства, дроссель включен параллельно входу пьезоэлектрического трансформатора, а база транзистора соединена с электродом обратной связи пьезоэлектрического трансформатора через конденсатор,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Коновалов М. Б. и др. Применение пьезоэлектрических трансформаторов напряжения в зарядных статических преобразователях. - В кн. Системы электропитания потребителей импульсной мощности. М., Энергия, 197 б.2. Патент СШЛ3562792, кл, 310 - 8, 19 б 8.63074 1 зедактор рякова аз 1905/4 Изд.699 Тираж 1045 Подпис НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5