Устройство для заряда емкостногонакопителя энергии

ОП ИСАНИЕ Союз СоветскккСоцмалкстическкхРесаублик ВТОРС СВИДЕТЕЛЬСТВУпе делам изебретеннй еткрмтии описания 06.06.81 а опублнковани 72) Авторы иэобретени И. Панфилов, В. Н. С О. А. Ромарик енк хниКи Московский институт 7 Зал вител т оннои 54) УСТРОЙСТВО ДЛ НАКОПИТЕЛИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах питания высокоинтенсивных источников света для накачки лазеров и других устройст-. вах, в которых используется накопление энергии в конденсаторахИзвестны устройства для заряда емкостных накопителей энергии, в которых высокие технико-экономические показатели достигаются за счет амплитудно-импульсной модуляции выходного напряжения.Известно устройство, состоящее из трансформатора, транзисторных ключей и выпря мителей, в котором амплитудно импульсная модуляция выходного напряжения осуществляется за счет изменения коэффициента трансформации трансформатора при переключении источника питания на разные отводы трансформатора 1.Известно также устройство, в которого трансформатор преобразователя выполнен с несколькими вторичными обмотками, каждая из которых нагружена на выпрямитель, причем эти выпрямители через транзисторные ключи соединены йо выходу последовательно. Амплитудно-импульсная модуляция выходного напряжения устройства осущестн. красани 1, В, с, Иванов; А. Г. Бо ко АРЯДА ЕМКОСТНОГОЭНЕРГИИ вляется последовательным замыканием транзисторных ключей, подключающих соответствующий выпрямитель к зарядному контуру, Сигнал на включение транзисторов подается с соответствующего компараторапри достижении определенного уровня напряжения на емкостном накопителе, Ограничение зарядного тока осуществляется засчет того, что транзисторы преобразователя работают в активном режиме 2.Недостатком этих устройств является то,что формирование последуюшей ступени выходного напряжения осуществляется лишьпо сигналу, пропорциональному напряжению на емкостном накопителе,Наиболее близким к предлагаемому является устройство дЛя заряда.емкостного накопителя энергии, содержащее источник питания, К транзисторных преобразователейнапряжения, входы которых соединены с выходными зажимами источника питания, авыходы - со входами К мостовых выпрямителей, выходы которых соединены последовательно-согласно и через датчик зарядноготока подсоединены к обкладкам емкостного накопителя, задающий генератор, выходкоторого соединен с первым входом блокаБ вателями напряжения, входы порогового элемента соединены с коллекторами транзисторов К-го транзисторного преобразователя напряжения.На фиг, 1 приведена функциональнаясхема предлагаемого устройства для заряда онакопителя энергии; на фиг, 2 - временныедиаграммы напряжения на выходе устройства (а), напряжения на емкостном накопителе (б), напряжения коллектор-эмиттер транзисторов К-го преобразователя, (в, д).Устройство содержит источник 1 питания, подключенные к нему К транзисторных преобразователей напряжения 2 - 1, 2 в 2, 2 - К, К мостовых выпрямителей 3 - 1, 3 - 2,. управления транзисторными преобразователями напряжения, выходы которого соединены с базами транзисторов транзисторных преобразователей напряжения, а второй вход блока управления транзисторными преобразователями напряжения соединен с выходом блока управления ступенями, вход которого соединен с выходом порогового элемента, блок управления зарядным процессом, вход которого соединен с выходом датчика зарядного тока, а выход - с третьим входом блока управления транзисторными преобразователями напряжения 13,Однако это устройство обладает недостатком указанным выше. Блок управления ступенями в этом устройстве должен иметь при наличии К ступеней выходного напряжения К пороговых элементов, что приводит (при большом количестве ступеней) к усложнению схемы блока управления ступенями). Кроме того, напряжение на емкостном накопителе может отличаться от напряжения на выходе зарядного устройства, при этом разность между выходным напряжением устройства и напряжением на емкостном накопителе возрастает в процессе заряда, что приводит к нарушению работоспособности устройства при транзисторном токоограничении в цепи зарядного контура - к пробою токоограничивающего транзистора, при токоограничении с помощью транзисторов одного из преобразователей - к выходу токостабилизирующего преобразователя из режима стабилизации зарядного тока).Если КПД устройства определять только по потерям в токоограничивающих элементах, то наивысший КПД обеспечивается при равенстве ступеней выходного напряжения и при условии, что последующая ступень выходного напряжения формируется в момент времени, когда разность между выходным напряжением устройства и напряжением на емкостном накопителе становится равной нулю.Цель изобретения - упрощение устройства и повышение КПД.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для заряда емкостного накопителя энергии, содержащем источник питания, К транзисторных преобразователей напряжения,. входы которых соединены с выходными зажимами источника питания, а выходы - со входами К мостовых выпрямителей, выходы которых соединены последовательно-согласно и через датчик зарядного тока подсоединен к обкладкам емкостного накопителя, задающий генератор, выход которого соединен с первым входом блока управления транзисторными преобразователями напряжения, выходы, которого соединены с базами транзисторов транзисторных преобразователей напряжения, а второй вход блока управления транзисторными преобразователями напряжения соединен с выходом блока управления ступенями, вход которого 25 зо 35 45 50 55 соединен с выходом порогового элемента, блок управления зарядным процессом, вход которого соединен с выходом датчика зарядного тока, а выход - с третьим входом блока управления транзисторными преобразо 3 - К, включенных последовательно-согласно емкостной накопитель 4 и датчик 5 зарядного тока 5, подключенные к выводам мостовых выпрямителей 3 - 1, 3 - 13 - К последовательно, блок 6 управления транзисторными преобразователями напряжения и задающий генератор 7, соединенные последовательно пороговый элемент 8, блок 9 управления зарядным процессом и блок 10 управления ступенями, подсоединенные к блоку 6 управления транзисторным преобразователем напряжения.Устройство работает следующим образом.После разряда емкостного накопителя 4 (момент 1 ф, фиг. 2) напряжение на выходе устройства в течение некоторого времени отстутвует, затем в момент времени 1, начинают работать транзисторные преобразователи напряжения, 2 - 1, 2 - 2 2 - К обеспечивающие режим стабилизации зарядного тока, и на выходе устройства появляется нагде Уых,ст. - максимальное значение напряжения на выходе устройства;и -количество ступеней. выходногонапряжения.Емкостный накопитель 4 начинает заряжаться. Блок 9 управления зарядным процессом обеспечивает режим. стабилизации зарядного тока, при котором напряжение на емкостном накопителе 4 возрастает линейно. В момент времени 1 а когда разность между выходным напряжением устройства и напряжением на емкостном накопителе 4 равна нулю (1 енх =1.о), напряжение Ц, одного из транзисторов К-го преобразователя, который работает постоянно в течении времени формирования всех ступеней выходного напряжения, становится равным нулю и пороговый элемент 8 выдает сигнал блоку 10 управления ступенями на формирование второй ступени выходного напряжения. Процессы повторяются на все более нарастающих значениях напряаения 1.) на емкостном накопителе 4 и напряжения на выходе устройства, Однако каждая последующая ступень выходного напряжения устройства формируется при достижении нуля разностью между выходным напряжением устройства и напряжением на емкостном накопителе 4.Предлагаемое устройство имеет всего один пороговый элемент, срабатывающий при достижении нуля напряжением на одном из входов, что приводит к значительному сокращению аппаратурных затрат, упрощению устройства и повышению его КПД.Формула изобретенияУстройство для заряда емкостного накопителя энергии 1 содержащее источник питания, К транзисторных преобразователей напряжения, входы которых соединены с выходными зажимами источника питания, а выходы соединены со входами К мостовых выпрямителей, выходы которых соединены последовательно-согласно и через датчик зарядного тока подсоединены к обкладкам ем костного накЬпителя, задающий генератор, выход которого соединен с первым входом блока, управления транзисторными преобразователями напряжения, выходы которого соединены с базами транзисторов транзисторных преобразователей напряжения, авторой вход блока управления транзисторными преобразователями напряжения сое 5 динен с выходом блока управления ступенями вход которого соединен с выходом порогового элемента, блок управления заряднымпроцессом, вход которого соединен с выходомдатчика зарядного тока, а выход - с третьим входом блока управления транзисторными преобразователями напряжения, отличающееся тем, что, с целью упрощенияустройства и повышения КПД, входы порогового элемента соединены с коллекторамитранзисторов К-го транзисторного преобразователя напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Мо 3706022, кл. 320 - 1,1970.2. Патент США,% 3750005, кл. 321 - 18,20 1971.3. Кофман Д. Б. и др. Улучшение энергетических характеристик и показателей массы источников питания импульсных систем,Сб, статей Электротехническая промышленность, серия Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденса-,торы, вып. 1/69, 1977 (прототип).834843 иг ПИ Госудделам иМосква, ЖП Патен 11303илиал Редактор К. ЛембакЗаказ 4060/83ВНИ Составитель В. Ч хред А. Бойкас раж 988арственного ком зобретений и о- 35, Раушска т, г, Ужгород,Корректор М.ШПодписноетета СССРткрытийнаб., д. 4/5ул. Проектная, 4