Зарядное устройство для емкостного накопителя

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) П1) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° \

° °

Ф ъ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3483499/18-21 (22) 10.08.82 (46).07.;02 ° 84. Бюл. Р 5 (72) B.Ô.Òåðåõîâ (53) 62.1. 376.5 (088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 597073, кл. Н 03 К 3/53, 05.03,78.

2. Авторское свидетельство СССР

М 660164, кл. Н 02 М 3/135, 30.04. 79 (прототип ) . (54 ) (:57) 1. ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ:

ENKOCTHOIО НАКОПИТЕЛЯ, содержацЕе источник питания, положительйый полюс которого через последовательно соединеннные зарядный дроссель, зарядный диод и емкостный накопитель, зашунтированный импульсной нагрузкой, соединен с обцей шиной, а отрицательный полюс подключен к обцей шине 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 дополни- . тельные дроссель и диод, разделительный конденсатор, импульсный 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 и импульсной нагрузки, управляюций вход коммутируюцего элемента через последовательно соединенные резистор и вторичную обмотку импульсного трансформатора, зашунтированную ограничителем амплитуды, соединен 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 функциона!льных возможностей путем обеспечения регулировки напряжения заряда емкостного накопителя, в него введены делитель напряжения, пороговый элемент и дополнительный коммутирующий зле1

Изобретение относится к импульсной технике и .может быть использо/ вано для питания импульсных модуляторов, газоразрядных ламп и других устройств 5

Известно устройство для заряда емкостного накопителя, содержащее последовательно соединненые буферный конденсатор, дроссель, зарядный тиристор, параллельно которому в . обратной .полярности включен шунтирующий тиристор, и емкостный накопитель, зашунтированный импульсной нагрузкой. Управляющие входы зарядного и шунтирующего тиристоров подключены к схеме управления 1 .

Недостаток указанного устройства — ограничейный диапазон регулиро-. вания выходного напряжения на накопителе.

Наиболее близким к предлагаемому по техничесной сущности является за" рядное устройство для,емкостного накопителя, содержащее источник питания, положительный полюс которого через последовательно соединенные зарядный дроссель, зарядный диод и емкостный накопитель, эашунтированный импульсной нагрузкой, соединен с общей шиной, а отрицательный полюс подключен к общей шине и выводу кон- ЗО денсатора, и коммутирукщий элемент, включенный между точкой соединения зарядных диода и дросселя и другим выводом конденсатора, зашунтированного резистором утечки 2). 35

К недостаткам известного устройств а отно сит ся ни з кий КПД вследствие потерь в резисторе утечки, а также отсутствие регулировки зарядного напряжения. 40

Цель изобретения - повышение КПД, а также расширение функциональных возможностей путем обеспечения регу лировки напряжения заряда емкостно го накопителя.

Поставленная цель достигается тем, что в зарядное устройство для емкостного накопителя> содержащее источник питания, положительный полюс которого через последовательно соединенные зарядный дроссель, заряд- 5О мент, причем емкостный накопитель зашунтирован делителем напряжения, выход которого. через пороговый элемент подключен к управляющему входу дополнительного коммутирующего элемента, подключенного параллельно вторичной обмотке импульсного трансформатора. I

2 ный диод и емкостный накопитель, эашунтированный импульсный нагрузкой, соединен с общей шиной, а отрицательный полюс подключен к общей шине и выходу конденсатора, и коммутирующий элемент, введены дополнительные дроссель и диод, разделительный конденсатор, импульсный 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 общей шиной через коммутирующий 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 и импульсной нагрузки, управляющий вход коммутирующего элемента через последовательно соединенные резистор и вторичную обмотку импульсного трансформатора, зашунтированную ограничителем амплитуды, соединен с общей шиной.

Кроме того, в него введены делитель напряжения, пороговый элемент и дополнительный коммутирующий элемент, причем емкостный накопитель заыунтирован делителем напряжения, выход которого через пороговый элемент подключен к управляющему входу дополнительного коммутирующего элемента, подключенного параллельно вторичной обмотке импульсного трансформатора.

На фиг. 1 приведена принципиаль-. ная электрическая схема зарядного устройства для емкостного накопителя; на фиг. 2 - эпюры напряжений в различных точках схемы.

Зарядное устройство содержит источник 1 питания, зарядный дроссель 2, зарядный диод 3, емкостный накопитель 4, импульсную нагрузку 5 (например, газоразрядную лампу), дополнительные диод 6 и дроссель .7, 1072255

Через тиристор 9 вновь происходит перезаряд конденсатора 8 до еще

З5 .более высокого отрицательного.напря. жения (момент .). И снова через дроссель 2 осуществляется резонанс.ный заряд конденсатора 8 до еще более 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 напряжения накопителя 4 приостановится самостоятельно, когда энергия сравняется с потерями перезаряда конденсато50 Ра

С целью получения на емкостном накопителе любого напряжения боль. шего 2Е, в устройство дополнительно введены коммутирующий элемент 13, пороговый элемент 14 и делитель 15 .напряжения. При достижении заданно го уровня напряжения накопителя 4 (момент tH) срабатывает пороговый элемент 14 и переводит- коммутируюбО щий элемен.т 13 в открытое состояние конденсатор 8, коммутирующий элемент (например, тиристор) 9, импульсный трансформатор 10, разделительный конденсатор 11, резистор 12, дополнительный коммутирующий элемент 13, пороговый элемент 14, дели- 5 тель 15 напряжения и ограничитель 16 амплитуды.

Между выходом источника 1 питания и общей шиной последовательно соединены зарядный дроссель 2, до- 30 полнительный диод б, зарядный диод 3 и емкостный накопитель 4, зашунтированный параллельно включенными импульсной нагрузкой 5 и делителем 15 напряжения. Точка соединения допол- 5 нительного диода б.и зарядного дио" .да 3 подключена к общей шине через коммутирующий элемент 9, зашунтиро-. .ванный последовательно соединенными дополнительным дросселем 7 и конденсатором 8. Промежуточный. отвод за" рядного дросселя 2 через последовательно соединенные разделительный конденсатор 11 и первичную обмотку импульсного трансформатора 10 подключен к общей точке соединения за :рядного диода 3 и емкостного накопителя 4. управляющий вход коммутирую" щего элемента 9 через последовательно соединенные резистор 12 и вторичную обмотку 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 „ на фиг. 2б) через дроссель 2 и диоды 3 и б производится резонансный заряд емкостного накопителя 4 до напряжения 2Е „ где Е, — напряже ние источника 1 (фиг. 2б, напряжение И .на выходе дросселя 2).

B момент окончания заряда (мо" мент t j на диодах 3 и 6 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 2Е z -Е у (на эпюре U„+). Выделенный при этом на вторичной обмотке импульс череэ токоограничивакнций резистор 12 зайускает тиристор 9. Последний через дроссель 7 производит перезаряд конденсатора 8, который ранее((од новременно с накопителем 4) зарядил" ся до напряжения 2Е (на схеме уКазана.полярность напряжения конденса- б5 тора 8 до и после перезаряда). После этого тиристор 9 закрывается отрицательным напряжением, а к зарядному дросселю 2 оказывается приложенным напряжение, равное сумме напряжения +ED источника 1 и напряжения -2ЕО конденсатора 8, т.е. ЗЕ .

Под влиянием этого напряжения через дроссель 2 и диод б должен произойти резонансный заряд конденса- . тора 8 до напряжения, уже превышающего величину +ЗЕ . Так как это напряжение превышает напряжение заряженного до .этого накопителя 4, то часть, энергии заряда конденсатора 8 через диод 3 переходит к накопитель 4. Таким образом, происходит дозаряд емкостного накопителя 4 до более 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 Еа 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 .запустит тиристор 9. (выход элемента 14 является статическим, фиг. 2в, эпюра выходного напряжения О порогового элемента). В результате этого элемент 13 шунтирует вторичную обмотку импульсйого транс« форматора 10, не допуская поступле1072255

25

Составитель В.Егоркин ехРед С.Мигунова Корректор М.Демчйк

Редактор A.Ëåæíèíà

Заказ 144/51 Тираж 862 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4 ния импульсов на вход тиристора 9, и процесс дозаряда накопителя 4 прекращается, останавливаясь на за- данном уровне напряжения накопителя (фиг. 2б Uq), Изменение уровня напряжения (регулировка напряжения) может произво- . диться изменением коэффициента деле ния делителя 15.

После зажигания газоразрядной импульсной лампы (нагрузка 5)(фиг. 2а) 10 момент и импульс тока лампы Ig)„ емкостный накопитель 4 полностью разряжается и процесс заряда начинается сначала.

В схеме устройства ограничитель 1615 амплитуды (стабилитрон ) устраняет 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 секунд),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 прототипбм 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.