Зарядное устройство для емкостного накопителя

(19) (11 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН А 8 ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 597073, кл. Н 03 К 3/53, 05.03,78.,2. Авторское свидетельство СССРМ 660164, кл. Н 02 М 3/135,30.04. 79 (прототип ) .(54 ) (:57) 1, ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ:ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ, соДержаЦЮе.источник питания, положительйый по"люс которого через последовательносоединеннные зарядный дроссель, зарядный диод и емкостный накопитель,зашунтированный импульсной нагрузкой, соединен с обцей шиной, а отрицательный полюс подключен к обцейшине и выводу конденсатора , и коммутируюций элемент, о т л и ч а юц е е с я тем, что, с целью повышения КПД, в него введены дополнительные дроссель и диод, разделительный конденсатор, .импульсныи трансформатор, резистор и ограничитель амплитуды, зарядный дроссель снабжен промежуточным выводом, причем дополнительный диод включен между зарядным дросселем и зарядным диодом, точка соединения дополнительного и зарядного диодов соединена с обцей шиной через коммутируюций элемент, а с другим выводом конденсатора через дополнительный . дроссель, первичная обмотка импульсного трансформатора включена через разделительный конденсатор между. промежуточным выводом зарядного дросселя и точкой соединения зарядного диода, емкостного накопителя у и импульсной нагрузки, управляюций вход коммутируюцего элемента через последовательно соединенные резистор и вторичную обмотку импульсного 5, .трансформатора, зашунтированную ограничителем амплитуды, соединен р с обцей шиной.1072255 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем обеспечения регулировки напряжения заряда емкостного накопителя, в него введены делитель напряжения, пороговый элемент и дополнительный коммутирующий зле 1Изобретение относится к импульсной технике и .может быть использо/вано для питания импульсных модуляторов, газоразрядных ламп и другихустройств. 5Известно устройство для зарядаемкостного накопителя, содержащеепоследовательно соединненые буферный конденсатор, дроссель, зарядныйтиристор, параллельно которому в .обратной, полярности включен шунтирующий тиристор, и емкостный накопитель,зашунтированный импульсной нагрузкой. Управляющие входы зарядногои шунтирующего тиристоров подключенык схеме управления Ц .Недостаток указанного Устройства - ограничейный диапазон регулиро-.вания выходного напряжения на накопителе.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является зарядноеустройство для.,емкостного накопителя, содержащее источник питания, положительный полюс которогочерез последовательно соединенныезарядный дроссель, зарядный диод иемкостный накопитель, эашунтированный импульсной нагрузкой, соединенс общей шиной, а отрицательный полюсподключен к общей шине и выводу кон- ЗОденсатора, и коммутирующий элемент,включенный между точкой соединениязарядных диода и дросселяи другим выводом конденсатора, зашунтированногорезистором утечки Г 23 35К недостаткам известного устройства относится низкий КПД вследствиепотерь в резисторе утечки, а такжеотсутствие регулировки зарядногонапряжения. 40Цель изобретения - повышение КПД,а также расширение функциональныхвозможностей путем обеспечения регулировки напряжения заряда емкостного накопителя,Поставленная цель достигаетсятем, что в зарядное устройство дляемкостногонакопителя содержащееисточник питания, положительный полюс которого через последовательносоединенные зарядный дроссель, заряд мент, причем емкостный накопитель зашунтирован делителем напряжения,выход которого. через пороговый элемент подключен к управляющему входу дополнительного коммутирующегоэлемента, подключенного параллельновторичной обмотке импульсного трансформатора.%2ный диод и емкостный накопитель,эашунтированный импульсный нагрузкой,соединен с общей шиной, а отрицательный полюс подключен к общей шине ивыходу конденсатора, и коммутирующий элемент, введены дополнительныедроссель и диод, разделительный конденсатор, импульсный трансформатор,резистор и ограничитель амплитуды,зарядный дроссель снабжен промежуточным выводом, причем дополнительныйдиод включен между зарядным дросселем и зарядным диодом, точка соединения дополнительного и зарядного диодов соединена с общей шиной черезкоммутирующий элемент, а с другимвыводом конденсатора через дополнительный дроссель, первичная обмоткаимпульсного трансформатора включеначерез разделительный конденсатормежду промежуточным выводом зарядного дросселя и точкой соединения зарядного диода, емкостного накопителя и импульсной нагрузки, управляющий вход коммутирующего элементачерез последовательно соединенныерезистор и вторичную обмотку импульсного трансформатора, зашунтированнуюограничителем амплитуды, соединен собщей шиной.Кроме того, в него введены делитель напряжения, пороговый элементи дополнительный коммутирующий элемент, причем емкостный накопительзаюунтирован делителем напряжения,выход которого через пороговыйэлемент подключен к управляющему входу дополнительного коммутирующегоэлемента, подключенного параллельновторичной обмотке импульсного трансформатора,На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема зарядногоустройства для емкостного накопителя; на фиг. 2 - эпюры напряжений вразличных точках схемы.Зарядное устройство содержит источник 1 питания, зарядный дроссель 2, зарядный диод 3, емкостныйнакопитель 4, импульсную нагрузку 51072255 Через тиристор 9 вновь происходит перезаряд конденсатора 8 до еще З 5 .более высокого отрицательного.напря. жения (момент с;5,). И снова черездроссель 2 осуществляется резонансный заряд конденсатора 8 до еще бо"лее высокого уровня положительного 40 напряжения, в результате чего емкостный накопитель 4 снова дозаряжается. Процесс дозаряда накопителя 4 будет многократно повторяться;а уровень напряжения накопителя 45 возрастать.Процесс увеличения напряжениянакопителя 4 приостановится самостоятельно, когда энергия сравняетсяс потерями перезаряда конденсато О Ра "С целью получения на емкостномнакопителе любого напряжения боль. шего 2 Ес, в устройство дополнительно введены коммутирующий элемент 13,пороговый элемент 14 и делитель 15,напряжения. При достижении заданного уровня напряжения накопителя 4(момент 1 Н) срабатывает пороговыйэлемент 14 и переводит коммутирую- бОщий элемен.т 13 в открытое состояние конденсатор 8, коммутирующий эле" мент (например, тиристор) 9, импульсный трансформатор 10, разделительный конденсатор 11, резистор 12, дополнительный коммутирующий элемент 13, пороговый элемент 14, дели тель 15 напряжения и ограничитель 1 бамплитуды.Между выходом источника 1 пита-ния и общей шиной последовательно соединены зарядный дроссель 2, до полнительный диод б, зарядный диод 3 и емкостный накопитель 4, зашунтированный параллельно включенными импульсной нагрузкой 5 и делителем 15 напряжения. Точка соединения дополнительного диода б.и зарядного дио".да 3 подключена к общей шине через коммутирующий элемент 9, зашунтиро-. .ванный последовательно соединенными дополнительным дросселем 7 и конден" сатором 8. Промежуточный. отвод за" рядного дросселя 2 через последовательно соединенные разделительный конденсатор 11 и первичную обмотку и Ульсного трансформатора 10 под- г 5 ключен к общей точке соединения за:рядного диода 3 и емкостного накопителя 4. управляющий вход коммутирую" щего элемента 9 через последовательно соединенные резистор 12 ивторичнуюобмотку импульсного трансформатора 10, зашунтированную параллельно включенными ограничителем 16 амплитуды и дополнительным коммутирующим элементом 1.3, соединен с об щей,шиной. Выход делителя 15 через пороговый элемент 14 соединен с управляющим входом дополнительного .коммутирующего. элемента 13.Зарядное устройство работает следующим образом.При включении источника 1 (момент С на фиг. 26) через дроссель 2 и диоды 3 и б производится резонансный заряд емкостного.накопителя 4 до напряжения 2 Егде Е, - напряжение источника 1 (фиг. 2 б, напряжение И .на выходе дросселя 2).В момент окончания заряда (мо" мент 1) на диодах 3 и б происходит , резкий перепад напряжения, обуслов- :ленный разностью напряжений накопителя 4 и источника 1. При этом к первичной обмоткЕ понижающего им пульсного трансформатора 10 будет приложен импульс заряда конденсатора 11 малой емкости, обусловленный разностью напряжения 2 Е-Е(на эпюре Ц,). Выделенный при этом на вторичной обмотке импульс череэтокоограничивакнций резистор 12 зайускает тиристор 9. Последний через дроссель 7 производит перезаряд конденсатора 8, который ранееодновременно с накопителем 4) зарядил" ся до напряжения 2 Ес(на схеме уКазана.полярность напряжения конденса- б 5 тора 8 до и после перезаряда/. Пос- ле этого тиристор 9 закрывается отрицательным напряжением, а к зарядному дросселю 2 оказывается приложенным напряжение, равное сумме напряжения +Ео источника 1 и напряжения -2 Е конденсатора 8, т.е. ЗЕс. Под влиянием этого напряжения через дроссель 2 и диод б должен произойти резонансный заряд конденса- . тора 8 до напряжения, уже превышающего величину +ЗЕс,. Так как это напряжение превышает напряжение заряженного до этого накопителя 4, точасть, энергии заряда конденсатора 8через диод 3 переходит к накопитель 4. Таким образом, происходитдозаряд емкостного накопителя 4 доболее высокого уровня напряжения с выравниванием напряжений конденсатора 8 и накопителя 4 (емкость кон;,. денсатора 8 намного меньше накопителя 4).После прекращения резонансного заряда конденсатора 8 через дроссель 2 на выходе последнего напряжение вновь падает до уровня Ер, а к первичной обмотке импульсного трансформатора 10 на время заряда конденсатора 11 вновь будет приложено разностное напряжение источника 1 и накопителя 4. В результате импульс вторичной обмотки трансформатора 10 вновь .запуститтиристор 9.(выход элемента 14 является статическим, Фиг. 2 в, эпюра выходного напряжения 0 порогового элемента). В результате этого элемент 13 шунтирует вторичную обмотку импульсйого транс Форматора 10, не допуская поступле.Демчй Тираж 862дарственного комиизобретений и откква, Ж, Раушск 51НИИПИ по де13035,Зак Подпиа СССРийнаб., д ПП "Патентн, г.ужгород, ул.П ния импульсов на вход тиристора 9, и процесс дозаряда накопителя 4 прекращается, останавливаясь на за- данном уровне напряжения накопителя (фиг. 2 б Оц),Изменение уровня напряжения (регулировка напряжения) может производиться изменением коэффициента деления делителя 15.После зажигания газоразрядной импульсной лампы (нагрузка 5)(фиг. 2 а) 10 моменти импульс тока лампы 1 ф, емкостный накопитель 4 полностью разряжается и процесс заряда начинается сначала.В схеме устройства ограничитель 1615 амплитуды (отабилитронустраняет разницу амплитуд запускающих импульсов тиристора 9 в начале и в .конце процесса дозаряда накопителя 4. Первичная обмотка импульсного трансформатора 10 одним концом подсоединена К части обмотки зарядного дросселя 2 для исключения влияния на трансформатор 10 отрицательного напряжения перезаряда конденсатора 8. Так как дозаряд емкостного накопителя производится в импульсном режиме, продолжительность заряда может быть Значительной (несколько секуйд),а источник питания поэтому может быть маломошным. Поскольку схема устройства позволяет производить многократное умножение напряжения источника 1 питания, имеется возможность значительно снизить напряжение на его выходе.Вследствие отсутствия в предлагаемом зарядном устройстве для емкостного накопителя в цепях заряда накопителя 4 и конденсатора 8 потерь его КПД, по сравнению с прототипом будет повышенным.Кроме того, в нем достигается воэможность получения регулируемого и стабилизированного напряжения заряда емкостногЬ накопителя, что расширяет. функциональные воэможности и область применения устройств данного типа.Эффективность изобретения заключается в снижении массо-габаритных показателей и эксплуатационных потерь.