Каскадный умножитель напряжения

Союз Советскик Саииалистических Республикелам изобретений и открытий ь 16 оллет 45) Дата опубликования описания 18.06.79(72) Авторы изобретен Р, А, Ерошенко и Б, Б. Лебедев рдена Ленина и ордена Трудового Красного институт электросварки им, Е. О, Пато71) Заявител амени 54) КАСКАДН Ы Й О ИТЕЛ РЯЖ Изобретение относится к технике напряжений и может быть применено в электро- физических установках, электронных микроскопах и ускорителях. В частности, оио предназначено для использования в качестве источника высокого напряжения по. стоянного тока для питания электронно-лучевых установок.Известен радиочастотный регулируемый умножитель напряжения, содержащий модифицированный генератор Эверхарта-Лоррейна на электровакуумных вентилях, генератор напряжния умножения с повышающим трансформатором и вспомогательные цепи для питания накалов вентилей 111. В нем постоянные составляющие напряжений на зарядных конденсаторах умножителя и разделительных конденсаторах вспомогательных цепей уравниваются за счет балансных индуктивностей.Существенный недостаток данного устройства состоит в сложности схемы питания накалов вентилей каскадного умножители напряжения.Из известных устройств наиболее близким к изобретению по своей технической супности является каскадный умножитель напряжения 12), содержащий две цепи последовательно соединенных зарядных конденсаторов, цепь последовательно соединенных электровакуумных вентилеи, число ко.торых равно числу каскадов умножения, причем точки соединения вентилей попеременно соединены с цепями зарядных конденсаторов в точках соединения двух соседних конденсаторов, генератор напряжен ия ум нож ения с выходным тр а н сфор матором, вторичная обмотка которого началох и концом соединена с входами цепей зарядных конденсаторов, а ее средняя точка через дроссель - с общей шиной, компенсирующую катушку, начало и конец обмотки которой соединены с выходами цепочек з - рядных конденсаторов, а ее средняя точка - с выходной клеммой высокого напряжения Кроме того, умножитель содержит две цепи, состоящие из последовательно соединен.ных первичных обмоток трансформаторои накала, число которых равно числу венти лей, причем вторичные обмотки этих трансформаторов соединены с цепями накала вентилей, а между первичными обмотками трансформаторов накала включены разделительные конденсаторы, генератор напря женя накала с 1 ыходн. трансформатором, вторичная оомотка которого,наа,о: и концом соединена с входами накальны.: це:ей, средняя точка этой обмотки - с об щей шиной, а выходы накальных цепей с клеммой высокого напря 1 кения, и Върав:3 Ц 1)ЯЕСЦИЯ СОДГРЖИТ 30 ПСПЦ Ц)СЛСДОБ.ГСГ,ИО СОС:ЦЦС ТЦХ ЗЯР 5.ДИЬ.: Е",)ИДС:СЗ"С) ОВ, ЦСПТ Ь ПОСЛ СДОВ Я ТСЛ 1 ПО СОО; и ИЕЦ СТ:1с)лсетро 32)т(ттцьтх БситилсЙ, число которыС)ЯВИО ЧИСГ Е:СЕ, О 3 У)тИОЕСЦ.5, ПРИЧС;Очеи сОГди 1 сии 51 РсцтилсЙ попс)смепно сосЛцтсны с ц си 5)1 с заря:цых Г)идсисато)ОВ 1301 кзх соедиисция ЛВх соседних (Оцдспсз"ОРОР, 1 СИСРЯТОР Ц 3 Т РЯЕСИИ 51 МЦОЖСпц 51с;ыходпым трзнсформаторохт, вторичная оОТЕЯ ЕОТООГО И 21 Я;1 ГМ И Т(ОИЦОСТ СОГДТцсиа с хода)дц испей зарядцых кодецсст)ров) а ес сре,п 5151 точея чсрез Лросссл:)С СОТТСТ Ш 1 ИОЙ, ЕОМПСИСИРт 10 ЩМК) .стИЕ:т".я 1 зло и еонсп ООхоти которой сосдцис 1выходамц ц почек запядцых кои;сиса-о ОВ, 3 СС СРСДПЯ 5 ТО 1 Еа С ВЫХ 0 ЦОЙ 1,1 С.Т сой 13 ысоеого цзцряжсиия. 1 ро.с того. ".ОЖЦТСЛЬ СОЛЕРЖИТ ДВЕ ЦСПИ, СОС 105 ИП 1 Г ИОСЛСД(и)атСЛЬЦО СОСЛЦЦСЦНЫХ ЦГРБЦШХ,:бмоток трзисформатороз пазла, числооторых равно числу вентилей, пичем в"о"ичпыс обмотк; зтих трансформаторов соеИНГНЬТ С 1 ГГЯц ПЯКЗ 13 ВСИТИ:Сц, с МСЖЛМерцчцьсми обмотками трацсформаторо 3; акала включены разделительные кон:еис)ттоРЫ, ГСНСРЯТОР НЯПРЯЖЕНИЯ изЗЛЯ Г ВыХОдНЫМ траиефОр(сЧТОрОМ БтОрИЧцая ОбОТ(2 1;ОТО)ОГО НЯ 12 ЛОМ И КОНЦОС СОСДИИС.иа с ходамт Тзкальпых цепей, средняяочка втой Оомотки - с 00 ЦГц шИой,С ЫХОДЫ НЯЕЗЛЬТЫХ ЦЕПЕЙ - С КЛГМ.01ЫСОКОГО НЯПРЯЖСЦИ 51, И ВЫРЯВИИВ 210 ЩИСЕЗИСТОРЫ. ОСООГИТОСТЬЮ ПРГДЛЗГЯЕМС) стройства является то, что выравциваюшиеПЕЗИСТОРЫ В 1 ЛОЧЕНЫ В КЗЖТОМ ЕЯСКЯДЕ П 2 СтаЛЛЕЛЬНО ПОСЛЕдОВатЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫМ цсрьццс:оц омотке трансформатора иакаля;с раздел:тельно);у коцдгчсатор,.11 с 1 .Гртсже црс:ст 2132 с.Пз с.ССс,с;С:сЗги- ; я элсегричсская схема каскалцого умцо, ГЛ 51 ЦзцРЯ;СИПЯ, С)ЧСС)ЖЯЩЕ 0 ЦЕГ )ЕС С К с,О.3.О; 3.чотсст ь себя гсцсрзтор 1 .зцр 5- ЖЕЦЦ 511 ЦОЖСИИЯ, ПС)ДЕГИОЧСЦИтц Е ЦГР 3 И 1 иой о 1 Отс выходцого трацсформагораБ ОрСЧИ 3 и ООМОТ 1(2 1(оторОГО ИЗЧЯЛО)1 И ЕОС- )ОМ ИО:11 ЫОЧСИЯ К СХСТГ Г".,ИОЖ;СТСЛЯ ЭВЕР 3 р Т Я -, 10 р р С й ц 3, 3 ЬИОЛс 1 П 0 ГО ц 2 Э; СКТ ) О 1)стД МЦЫХ ВСЦТЦ,ЯХ 3 -- ) ЗЗ.)5 ЛИ 1;ЕПСЗОрак 4, -- -д 3 ц 5 - д 3 ТЗЕКС Кцл исцсирующсй катутцке с) цтдуктш)ности.СРСП 551 ТОЧ 1 З КОСПЕНСС РУОЩЕ ЕЯТУШЕИ лИПДмктивиости ГОГГинснс с 3 ыхОЛнои 1,1 сл. -Ой 7 3.СООГО ИяпрЖГПИН, 2 Срсдцяя Тес 1 1 тори "И 1 ОЙ Обмот 1 и В)тхолцого траисфо) -матора 2 - с общей шиной через Лросссль)О, с; сдн к " рт Исо Об.рОП) СОСдц:Сца С Общсй Сцццай, 3 ПЗ:ЗЛОЕОПСИ 3 Сй О).СОТЕС ПО:(1,ИотСц 1 Е ЛГой тц)ЗВ 01 СЯЕсЛЬПЬ. КОЛОПИЗ 1, С(СТ 05 цпцл И 3Иди и а ЕО Б с 1 х ц (; с л с:О Б 3 1 сл с с 03 е, 0 ч Г и и ьКЯСКЯДОВ.В кзя( о к.с кадс цзеальцых еоло:сраз;с,цсс;1 ьцыс еоцдсисзторь,С)11.3 елОссиы:ОГ(1 ГДОзтс;1 ьио с 1 Гриц:ОЙ ,)- мотОЙ трзисфо)лЯторо )2 - ,2 изеЗ:12.В сСБОИ ЦЗЕс 1 ГЦИОЙ ЕОГТОЦЦГ тХОД СС.)3: )зскада цачицзстся с трзцсфор)13 орз 12;, 3Вход цсрой накальной колоины - с раз:Г,цтельи)10 коц:сисатрз,с ,. Вь ход,:,кальных колони срез дополцитсл цыс Г)и;1 с:ссто;)1дда и 1)сосди 1 тсцьт Г кгГ." .101 4 О 7 ВЫСОК(ц О цсцр 5 Ксцця, ВтОрИЧИЫЕ ОбМО, -Кц ц с Ес 21 и 1; "р 2 СГ(0 Ссгт 00(3 ) 121 Г 30 С ИЗЕЗГ 1;)1 10.1 ИЦЫ ЦО С(ЛотС 1:тК 1 С(СЛЗ.1 13 СИТП;1 СЙ СО ГВС 1 СТВСПНО т)., дг,)С, )13 ел.оче.ть Быргьццвающце рсзис.оры 4 - )4, "оцолццтсльиыс кшдспсаторы1 т)С И 1 д ЗспГЦТЦРО;сИ 1 311 Р 313 ЦЦ 3 с 10 Ицли 1 55 резисторами соотетствсппо Ит и 14)ь1(,ас 1 слиыил 1 ож 1 сл 1 цар 5 жси 1 я раоотзст слсдукисшм ос)разом.1)апряжсиис 1)ыс 01011 чзстоты гсцсратора 1 повышзстся с цомсиц и) ыходио;) 50 трзцсформатора 2 до зи тчсциц ирядка ГцСПКЗ КЦЛОВатт Ц С СГО БтОРИЧЦОЙ ОбМОтКИпосту:Сзст ца схему ум;сожсния;зпряжеци;,ЬЦСОцСЦЦТ 10 ИЗ С)СИТИЛ 5 Х) Ц дс З 2 Р 51 ДИЫХкоцдеисзторах 4 - 4, и эс - э 3 ц ко;пенс,- рт 01 цсй 1 ат и 1 кс с) и 1 л".(ттВности, Высокое-,якдг Всцтцлеи- 5, схс)ь ) мцсжитсЛ 5 ЦЯПРЯЖСЦЦЯ ОСУЦССТВЛ 5 СТСЯ О ОТ;1 С,1 Ь ЦО 50 ССЦСИД О;)2 .):Д:РЯ)КЕНИЯ Да).".а С Ы- хдиь; .-5 с0)мд,)ро УУУ, и)д.лС)(.:- иым к ьхо д:1 сцомогатсл: цыхПей; лс- ОЕ И и Р) ВО Цс) КЯЛц Х 1(ОЛОНЦ.) СВДЯ и.Л 01)2 ,(цд 1,.",ДС 112 .Л 5 П 1."Тдн 5 ;:, .) вентилей с нечетными индексамц ,)ь ), и )с), Д ПСР 251 (ОЛОНИЯ - СИТИ )Ей С Ч ТЦЬ- Ми ЦИДСКСДЗ)Ц .), ) И 32), .,ЯЖДЫЙ КДСК 2цдка,:ь; кол(ц: Представляет (оо и слсдоВЯ ",)Ьиь и колсоа тельный коцт,), 0:- разоаццй смкостью раздеитсльгх ко- дсцсд Ор), 11 -У,", и иид 1(тизностьО пс)- ц 1 ц 1 х ,моток )1)ацсфсрдто)ОБ 12 - У 2, настрое;1;Ый В резонанс с частотой гецердто)3 9 ц;)пряжсни 5 Накала, Наст)Ока цспсй пцацця накала Вентилей производится ыоого) Вел)чины емкости коцдецсаторов 13) ц У.), обсспечиваОщих цд:большее зцасц)с токов, протекающих ;срез соотзстс- ВОИНО ЛСВМО И ПРЯВМ 10 НЯКЯЛЬНЬС КЛОННЫ.:5 ро)сц пульсаций гысокого цд;р) жсция посто)цьцого тока с частотой гецсратора 9 СВСД 1.ТС 5 К )1 И 1;)М,), НЯСТГ)ОЙ КО ДРОССС Л 5: Ь.Вь соконные ь:равнивяю)и)с рсисторы 14, - 14( Предназначены для обсесчсция )2 ЗСЦСТВЯ В СОКИ Х ПР 5)КСИИ 1 1) ССТОЯЦЦОГО ОКЯ Ц Д )23 СЛИТЕЛЬЦЫХ КОЦДСЦСЯ01)2 : 11)- - 1, ( накдльц)х ко;О)н н зая цы.; коц;сисарах 4 - т. ц д - 5 схс.;1,1 ) миожител)1, Тяк как В каждом каскаде ца;2 льцой 1(олоццы ВыраВНИВдюгциЙ рсзистог 14) - 1-.; включ: параллельо гослсдовдтс.и .Ом. контуру. Осрдзовдццому ра:де т:телим) (Оц ссдторами 1 У, и 11 и сб )1 ТХЯ 1 Н цд калиых трансформа.оров 12 - 12 то к цех) ппило;(епо дд цапряжс 5), ;с",Вос и) ЦЦХ 5 ,15 СТСЯ ВЫСОКИМ ГОСТОЯ.1;Ц) ) ЦИРЯ- жсцис)1 В рсзльтатс иадеии 5 ц)Ир 5)ксни зд сч(тока, цротскаювсго )ссз послсдоВЯТСЛЬИ ГОСДИЦСЦИЫЕ ВЫРЯИЦВД)ОИЦС Г)Е з)шторы Всех каскадов каждой цдкдльнои 1(Слои соспинсицых с ВыходиЙ клс.1."О) 7 С ПО.ч)ОЦЬО ЛОПОЛЦИТСЛЬНЫХ КОЦДСНСЯТО- ров )3,У,)., здпунтироваццых соответствс Ио рсзис".орамц 145 и 142. Второе напряжсьцс, приложенное к Выравниваюшим рсзистс)д., У У - 14)ь это псрсмеиное ндпр 51 жсц:с с чдстотОЙ генераторЯ 9 цапр 5. )ксцця цакдлд. В связи с тем, что каждый послеОгясльньЙ контр цякяльнь 1 х цспей настроен В резонанс с частотОЙ ге)С 1)аторз 9 Напряжения накала, папря)кение на нем определяется всличицой сопротивлеция, вносимого из вторичной обмотки трансформатора накала в его первичную обмотку и величиной тока через накальную цепь. Практически величина этого напряжения лежит в пределах 30 - 40 В, а так как поХ)Ч1(Ост.ГК ";, ц 1 )ц )".ДЗ)И:ЦОЦЦХ СЗИСТРХ .ДВЦД КДС(Д Ц(М ;):1 "5)ксицо )"(,",(ОбьО сс.2 - ,; С Т ЦссД,).ХДС.51 ".В (:Ло)Г).Л 1 ОСРДЦС:)Ьс ):Д ЭТО Е)С.1(ЧЦО СостДВ 51 ЮЦ(й ИРСЦСОРС; 1 МО М; "ДВклочецис выравнивающих резисторовС)Г,2 СЦО ДдииИ СХС.С 0 ССПСЧ 1 ВДСТ КДК стдбцль:юсть потсицидлсв на рдз:слитсль - иых коидснсатогах Накальных цсцсй зд с со 1 ) гс, ,) до,т 51 о дс 3;5,о.гцсц тока через выраниваощие 1 зисхр иыбряцд В цсскольк рдз ОПис )к;) ,ТГЧСК ) ДЗДЕ.И)тел) ИЬ:; КОН: СИС ТОР, Ц )(ИЬШСЦИС )Д)2 ЗИТНЬХ СМХОСТСЦ М.,: ЦДКДЛЬНЫИ ЦСПЯМЦ И ЦСТЯц - ,Д 5;Ц;".к; цд(цсатсров. В резмльтяте, нд ырд 11- Вдюц 1 х резисторах отсутствует вь.сокос цд- П)я)ке 1 с с и:1 стотой Гсцсрто)2 1 цдир 51 я(е .Пя м:цожеци 5, , мсньцЯетс 5 с,Пц)дктцвцых токов церсз пардзитцыс смкост; Ц Л "1 насте) )5)СИ 1)СДЕЛСНЦЕ ЦДИ)5)КСН).И Ц.) .:)СКД 1 ДМ У)ЦО)КИТСЛЯ.Таким образом. в сравнении с П 1)(оти -и ) редло;ксцць:й каскадный м:житель) с"с Г бол(е вь сокмю цд;сжцост раб 0 ь,Формула изобретения 30 )хс)скддиый Т)НОЖтсл цд)р 5 Жсцця. с:ср)кдцИ две цсиц цосгс:огатс(.цо сосл) ц с ц ц ь 1 х з д р 51 д ц ы х и О ц де и с д то 1) с , ц с и ь ц .С,.С;О:) ТСЛЬЦО СОСДЦНСЦЦЫХ ЭЛ(КТРОВД Ктс).Ц 1 Х БСЦТИЛСй, ЧИСЛО КОТОРЫХ 1)Д)ЦО ЧСЛ35 кдскддОВ .цожсци 51, точки соед Исци 5 с)1 Тц,С; ОПСРС);СИНО СОЕДИЦСНЫ С ПСЦ 5 МИ З- Р 5)ДИХ КОНДЦСЯТОООВ В ТОЧКЯХ Ч(.ИС): двух соссдцих к(цдсцсаторов, гсисрдт р ц: - . Р)1 ХС 1.и М:1 О:КС 1 и С ВЬХО;:11) Т );) . 40 й ;) .; д то р о ),1, то р 1, ч ц д 51 об м О т д ко т о ) )х)ЦДЯЛОМ и (ОЦЦС) СОСДИ 1:С):Я С ХДМИ П С;Д ) 5.Ь. Х КО )1 Л С Н С Д ТО 1) 0 В. 2 (5 С С ) С Д Ц;:очка .грез дрсель соединена сб:цс;" к:; - ой, к.:псцсируюгцло катмшк), цдц;ло 45 оисц обмотки которой сосдинси с ,х,- дами цепочек зарядцых коцдецс;т:д сс срсдцяя точка сослинецд с Выхдцой клеммой высокого Напряжения,;сне и, ци, состо 5- ИНЕ ИЗ ПОСЛЕДОВ 2 ТСЛЬНО СОСДЦЦСЦЦ)Х Ц.",.50 ;ич:ых обмоток трансформатог,цдкдл;)чцсло которых рдвцо числу сццлси, т.рцчцые обмотки этих трансформаторг, .ЯИЕНЫ С ЦЕПЯ)И И 21(ЯЛЯ ВСНТИЛ.И, 3 .С)КЛ.цсриишыми об)моткахи трансфр д; тп 55 ц; кала включены раздслитсльц ыс кч) лсяторы Генератор няпряжени 5):1 к)гд холцым трансформатором, вторич:)дя обм)- кд которого началом и концом соединсцд ХО.Д)1 И НЯКЯЛЬНЫХ Ц(ПЕЙ 1, С)С 15 Я )1 К" 50 этой обмотки соедицснд с бцсй шиной.Выходы цякдл 1 ны.; цепеЙ сое:Писцы с клсм.мой высокого напряжения, и выравциг,:юшие резисторы, от ли ц а ющ и й с. я тс), что. с целью повышения надежности работы 65 путем уменьшения связи через пдрдзиць)с660171 смкос 5 п мсжду цеп 5 мп псрвичпых Осьо.Ок грапсфОрмато)ОВ накала и зарядпых кзп дспсаторов, выравнивающие резистор., включены в каждом каскаде паралле;и по последовательно соединенным первичной оомоткс трансформатора накала и раздели тельному конденсатору. в ; -1 7 Ф 7