Коммутатор уровней высокого напряжения

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСК СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл.Н 02 М 3/3 б 05 Г 1/56 оударствеииык комит УДК 621.357 (088.8) Опубликовано 23.02.82. БюллетеньДата опубликования описания 23.02.82 о делам изобретеиий и открытий(54) КОММУТАТОР УРОВНЕЛ ВЫСОКОГО НА ЕНИЯ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке вторичных высоковольтных источников питания, работающих на емкостную нагрузку, для получения нескольких переключаемых уровней высокого напряжения, например, 5 на аноде электронно-лучевых трубок с барьерным люминофором.Известно устройство, содержащее управляемый генератор импульсов, опорный источник высокого напряжения, зарядную и то разрядную цепи с двумя выходными высоковольтными импульсными трансформаторами. Причем первичные обмотки трансформаторов соединены с устройством управления зарядно-разрядных цепей через управляемые тиристоры, вторичная обмотка первого им пульсного трансформатора через диод, включенный в прямом направлении, подключена к емкостной нагрузке, а вторичная обмотка импульсного трансформатора включена последовательно с опорным источником высо- о кого напряжения и соединяется с нагрузкой через диод, включенный во встречном направлении. Для поддержания уровня высокого напряжения на нагрузке используется управляемый генератор импульсов с выходным трансформатором, вторичная обмотка которого подключена к емкостной нагрузке через диод, включенный в прямом направлении 1.Однако в данном устройстве используются три импульсных трансформатора, работающих в режиме передачи однополярных импульсов. Для такого режима работы характерны большие габариты и низкий КПД трансформаторов, а для полного использования магнитных свойств сердечника трансформаторов необходимы специальные источники и цепи его перемагничивания, применение Которых для маломощных импульсных трансформаторов нецелесообразно.Кроме того, амплитуда напряжений, развиваемая на вторичных обмотках трансформаторов, должна быть равной величине напряжения на выходе устройства, необходимой для питания ЭЛТ (порядка 10 - 14 кВ). Изготовление малогабаритных импульсных трансформаторов на такие напряжения вызывает значительные технические трудности Поскольку напряжение на выходе устройства поддерживается на заданном уровне путем периодического подзаряда емкости нагрузки импульсами напряжения, величинапеременной составляющей уровней напряжения на нагрузке может достигать значений, неприемлемых для ЭЛТ. Величина фильтруюшей емкости на выходе устройства ограничена емкостью анода ЭЛТ и не может быть увеличена.Известно также устройство, содержащее ряд последовательно включенных стабилизированных высоковольтных источников питания, выполненных по схемам преобразования напряжения постоянного тока в постоянное с повышенной частотой промежуточного преобразования, Подключение источников к емкостной нагрузке происходит через управляемые зарядные и разрядные транзисторные ключевые элементы 12.Недостатком известного устройства является сложность выполнения разрядного и зарядного ключевых элементов, которые содержат большое количество последовательно включенных транзисторов (порядка 17 штук), и сложность их схем управления, так как управляющие переходы транзисторов находятся под высоким потенциалом. Известно устройство, наиболее близкое по технической сущности к изобретению, содержащее последовательно включенные источники высокого напряжения (опорный и дополнительный), при этом дополнительный источник через зарядный ключевой элемент, разделительный диод и вторичную (зарядную) обмотку дросселя подключен к выходному выводу, который в свою очередь через третью (разрядную) обмотку дросселя, второй разделительный диод и разрядный ключевой элемент подключен к опорному источнику, последовательно с которым включен мостовой выпрямитель управляемого преобразователя, который подключен к выходному выводу и. в выходную цепь его включена первичная обмотка дросселя 3.Недостатком известного устройства является сложность зарядного и разрядного ключевых элементов, выполненных на динисторах, рабочее, напряжение которых не превышает 150 В.Цель изобретения - упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что в коммутаторе уровней высокого напряжения, содержащем последовательно соединенные опорный и дополнительный источники, причем последовательно с опорным источником включен мостовой выходной выпрямитель управляемого преобразователя, подключенный к выходному выводу, который соединен с зарядной и разрядной обмотками через разделительные диоды, включенные в направлении протекания тока заряда и разряда, зарядные и разрядные обмотки объединены в один управляемый импульсный трансформатор, с средней точкой первичной обмотки, при этом вторые выводы зарядной и разрядной обмоток соединены соответст 40 ХО И10 1 20 гз 30 35 венно непосредственно к дополнительному и опорному источникам.На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит управляемый преобразователь 1 напряжения с выходными трансформатором 2 и мостовым выпрямителем 3, управляемый импульсный трансформатор 4 с узлом 5 управления с первичной обмоткой 6 с выводом средней точки, с двумя вторичными обмотками: зарядной 7 и разрядной 8, разделительные диоды 9 и 10, которые подключены к началам соответственно зарядной и разрядной обмоток в направлении протекания тока заряда и разряда, источники дополнительный 11 и опорный 12, включенные последовательно, при этом вторые выводы указанных диодов подключены к выходному выводу 13 устройства и выводу мостового выпрямителя управляемого конвертора, управляющий вход которых и управляющий вход импульсного трансформатора подключены к выводу 14 для подключения управляющего напряжения.Второй вывод мостового выпрямителя 3 соединен с опорным источником 12 и вторым выводом зарядной обмотки 7, а второй вывод разрядной обмотки подключен к дополнительному источнику 11.Коммутатор работает следующим образомм.При отсутствии управляющего напряжения на выводе 14 на выходе устройства устанавливается минимальный уровень выходного напряжения, определяемый напряжением опорного источника 12, соединенного с выходным выводом 13 устройства через выпрямительный диодный мост 3.П ри подаче напряжения управления на вывод 14 управляемый импульсный трансформатор 4 формирует импульс положительной полярности, амплитуда которого определяется величиной напряжения управления. Этот импульс заряжает емкость нагрузки 15 до требуемого уровня напряжения. Одновременно с этим запускается управляемый преобразователь 1 напряжения, поддерживающий.на нагрузке 15 требуемый уровень напряжения. При изменении величины управляющего напряжения на выводе 14 управляемый импульсный трансформатор 4 фор мирует импульс отрицательной полярности, который разряжает емкости нагрузки до уровня опорного источника. Одновременно с этим управляемый преобразователь 1 напряжения отключается и на выходе устанавливается напряжение равное величине опорного источника 12.При минимальном уровне выходного напряжения устройства величина пульсаций на его выходе равна величине переменной составляющей выходного опорного источника 12. При других уровнях выходного напряжения устройства величина пульсаций на его выходе равна сумме величин перемен907724 формула изобретения СоставительТехред А. БоТираж 719арственногоизобретенийЖ - 35, Рауштъ, г. Ужгор И. Никитин ас К ПорректоодписноСР едактор Н. Джуганаказ 611/66ВНИИ ожо ПИ Госу делам Москва,ПП Патекомитета Соткрытий скан наб., д, ул. Про 113035 Филиал П4/5 ктная, ных составляющих выходного напряжения опорного источника 12 и выпрямленного выходного напряжения управляемого преобразователя 1 напряжения. Узел управления строится таким образом, чтобы первичная обмотка шунтировалась в момент окончания заряда или разряда, ликвидируя таким образом выбросы напряжения на выходе в момент смены полярности на вторичных обмотках по окончании действия импульса управления.Напряжение на дополнительном источнике 11 выбирается несколько большим напряжения управляемого преобразователя,Упрощение устройства достигается за счет исключения зарядного и разрядного ключевых элементов без значительного увеличения времени переключения, что приводит к уменьшению габаритов, так как зарядные и разрядные ключевые элементы строятся на последовательно включенных (порядка 60 шт) динисторах. Коммутатор уровней высокого напряжения, содержащий последовательно соединенные опорный и дополнительный источники, причем последовательно с опорным источником включен мостовой выходной выпрямитель управляемого .преобразователя, подключенный к выходному выводу, который соединен с зарядной и разрядной обмотками через разделительные диоды, включенные соответственно в направлении. протекания тока заряда и разряда, отличающийся тем, что, с целью упрощения зарядная и разрядная обмотки объединены в один управляемый импульсный трансформатор с средней точкой первичной обмотки, при этом вторые выводы зарядной и разрядной обмоток подключены непосредственно соответственно к дополнительному и опорному. ис точникам. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР20463229, кл. Н 03 К 5/01, 1973.2. патент Франции2290078,кл, Н 02 М 3/335, 1977.3. Авторское свидетельство СССР по заявке2646970/24-07, кл. Н 02 М 3/335,18.07.78.8