Регулируемый преобразователь постоян-ного напряжения c высоковольтным выходом

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 050979 (2 ) 2814746/24-07с присоединением заявки Мо(51)М. Кл. Н 02 М 3/335 Государственный комитет СССР но лелам изобретений и открытий(54) РЕГУЛИРУЕМЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ВЫСОКОВОЛЬТНЫМ ВЫХОДОМИзобретение относится к электро- технике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания высоковольтных нагрузок емкостного характера типа ламп бегущей волны, электроннолучевых трубок и т,п,Известен регулируемый преобразователь постоянного напряжения, содержащий М источников напряжения, выход каждого иэ которых зашунтирован конденсатором, ключи каждый иэ которых зашуитирован диодом, Миз указанных источников постоянного напряжения включены в диагонали Ммостов, в каждом из плеч которых 15 установлено по укаэанному ключу, другие диагонали этих мостов включены в последовательную цепь, одна иэ крайних точек которой заземлена, а другая через М-й источник постоян ного напряжения подсоединена к выводу для подключения нагрузки (11.Устройство позволяет получить 2 Буровней высокого напряжения методом подключения той или другой полярностью дополнительных источников с помощью ключей.Недостатками схемы являются сложность устройства, обусловленная большим количеством высоковольтных 30 источников, а также сложность, связанная с управлением ключами, всеэлементы которых оказываются поднапряжением, соизмеримым с выходным;ограничение диапазона, возможныхвыходных напряжений, обусловленноенебольшими предельно допустимыминапряжениями ключей. Кроме того, сростом количества выходных уровнейпропорционально увеличивается количество элементов схемы,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является система,имеющая несколько .быстродействующихпереключателей высокого напряженияи содержащая ряд высоковольтныхпреобразовательных ячеек постоянногонапряжения, йодключенных к общемунизковольтному источнику питания,выходы всех ячеек, кроме первой,подключены к соответствующим высоковольтным коммутаторам, выходы коммутаторов включены последовательномежду собой, выход последнего коммутатора подключен к отрицательномуполюсу последней высоковольтнойячейки постоянного напряжения и канодному выводу емкостной нагрузки,положительный полюс первой высоко 838950вольтной ячейки подключен ко второмувыводу нагрузки 21,При подаче управляющих сигналоввысоковольтные коммутаторы, содержащие в своем составе высоковольтныеключи на транзисторах, подключают 5в последовательную цепь питания нагрузки одну или несколько высоковольтных ячеек постоянного напряжения.Таким образом, в зависимости от сигналов управления на нагрузке можнополучить дискретные величины высокогонапряжения, изменяющиеся от величинынапряжения первой высоковольтнойячейки до суммы напряжений всего ряда высоковольтных ячеек,Недостатками схемы являются сложность устройства, связанная с большим количеством высоковольтных источников постоянного тока, а также сложность, связанная с применением высоковольтных коммутаторов, каждыйиз которых содержит высоковольтныеключи в виде ряда последовательносоединенных транзисторов, каждыйтранзистор высоковольтного коммутатора имеет в свою очередь собственную схему управления, обеспечивающую высокопотенциальную гальваническую развязку, Кроме то 1 о, с ростом количества выходных уровнейпропорционально увеличивается количество элементов в схеме, что также усложняет устройство, Кроме этого,недостатком схемы является ее низкая надежность, связанная с большимколичеством элементов, находящихсяпод высоким напряжением, соизмеримым с выходным. Под высоким напряжением находятся все элементы высоковольтных коммутаторов и выходы высоковольтных ячеек постоянного напряжения. Это приводит к ухудшению 40электропрочности устройства в целом.Цель. изобретения - упрощениесхемы.Цель достигается тем, что в регулируемом преобразователе постоян; 45ного напряжения с высоковольтнымвыходом, подключенным к емкостнойнагрузке, содержащем две преобразовательные ячейки, выходы которыхсоединены меду собой согласнопоследовательно, и регулирующий элемент, входы. указанных ячеек соединены между собой также согласнопоследовательно, а точка их соединения подключена к выходному выводуегулирующего элемента, подключенного к входным выводам преобразователя, выходы ячеек совместно шунтированы опорнымконденсатором, параллельно которому включен резистор,а выход одной иэ ячеек соединен с 60выходными выводами преобразователя. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства. 65 Преобразователь по входу подключен к низковольтному источнику 1, например к выпрямителю,.и содержит две преобразовательные ячейки 2 и 3 с высоковольтным выходом, выполнен-ные, например, на основе высокочастотнбго транзисторного преобразователя напряжения, Параллельно низковольтному источнику 1 напряжения включен регулирующий элемент 4, представляющий собой, например, управляющий делитель напряжения на транзисторах, выход регулирующего элемента 4 подключен в точку соединения ячеек 2 и 3. Выходы ячеек 2 и .3 включены согласно-последовательно между собой и шунтированы опорным конденсатором 5, параллельно которому включен резистор б. Нагрузка 7 включена на выходе ячейки 3.Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.Напряжение низковольтного источ - ника 1 подается на ячейки 2 и 3, напряжение на входе которых распределяется в,соотношенииПд. Цчпагде Б - напряжение на входе ячейг.ки 2;напряжение на входе ячейчп а.ки 3.Напряжение на конденсаторе 5 не зависит от Б р и равноПоп = ("Л + "юФ ) = КЕ где К - коэффициент преобразованияячеек 2 и 3;Е - напряжение источника 1питания. Напряжение. на нагрузке 7 определяется уравнениемПы КПуцРезистор б служит для разряда опорного конденсатора при выключении устройства и является балластной нагрузкой высоковольтных ячеек 2 и 3. Рассмотрим реакцию устройства при изменении Бпр, от нуля до Е. При этом емкость нагрузки 7 быстро заряжается через малое внутреннее сопротивление ячейки 3 до напряжения в соответствии с ц,. Конденсатор 5 при этом заряжен до того же напряжения. При уменьшении Б , до нуля на выходе ячейки 3 напряжение также снижается до нуля, а на выходе ячейки 2 напряжение равно той же величине КЕ, Это напряжение равно напряжению на конденсаторе 5 и компенсирует его по знаку. При выборе емкости конденсатора 5 много больше, чем емкость нагрузки 7, выходное напряжение преобразователя принудительно устанавливается равным нулю. Разряд емкости нагрузки происходит через внутреннее сопротивление ячейки 2 и конденсатор 5.Разряд происходит быстро за счет малого со противления цепи разряда, Таким об838950 остави ехред Ж ль В. Мо астелеви орректор Н. Стец. Реда Копецкая Тираж 730 Подписноеосударствениого комитета СССРам. изобретений и открытийва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 ПП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная Фи разом, устройство обладает высокой скоростью подъема и сброса напряжения., Аналогично схема работает и при подаче любого дискретного или непрерывного сигнала ПЕ.щоПредлагаемый преобразователь имеет более простую схему за счет ис-ключения высоковольтных коммутаторов и схем управления к ним с высокопотенциальной развязкой и заменой их простым низковольтным регулирующим элементом; более высокую электрическую прочность и надежность за счет малого количества высоковольтных элементов, что позволяет объединить их конструктивно в один узел, герметизированный изолирующими компаунда ми; возможность получения на выходе непрерывно изменяющегося высокого напряжения при подаче с регулирующего элемента сигнала соответствующей формы. 20 Формула изобретенияРегулируемый преобразователь постоянного напряжения с высоковольтказ 4468/86ВНИИПИпо дел113035, Мос ным выходом, подключенным к емкостной нагрузке, содержащий две преобразовательные ячейки, выходы которыхсоединены между собой согласно-последовательно, регулирующий элемент,о т л и ч а ю щи й с я тем, что, сцелью упрощения, входы указанныхячеек соединены между собой согласнопоследовательно, а точка их соединения подключена к выходному выводурегулирующего элемента, подключенного к входным выводам преобразователя, выходы ячеек совместно шунтированй опорным конденсатором, параллельно которому включен резистор, авыход одной из ячеек соединен свыходными выводами преобразователя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 575743, кл. Н 02 М 3/04, 1977. 2. Патент США 9 3723855,кл. Н 02 М 3/335, 1972,