стабилизированный источник высокого напряжения
Классы МПК: | G05F1/44 только полупроводниковых приборов |
Автор(ы): | Хречков Н.Г., Власов А.В. |
Патентообладатель(и): | Саратовский государственный технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-01-25 публикация патента:
20.12.2003 |
Изобретение относится к стабилизированным источникам высокого напряжения и может быть использовано для питания трубок рентгеновских аппаратов, кинескопов телевизоров, множительных копировальных аппаратов фотоэлектронных умножителей и других высоковольтных потребителей. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности высоковольтного стабилизированного источника за счет исключения гальванической связи через делитель высоковольтного выхода источника и низковольтного входа системы регулирования. Цель достигается тем, что в качестве измерительного преобразователя используется ячейка Керра, причем вход ее присоединен к выводам для подключения нагрузки, а выход соединен через фотопреобразователь и усилитель со входом сравнивающего узла непрерывного стабилизатора. Функционирование стабилизированного источника осуществляется следующим образом: при увеличении выходного напряжения интенсивность света Ik на выходе ячейки растет в соответствии с градуировочным графиком. После преобразования оптического сигнала фотопреобразователем в электрический, его усиления, он подается на вход элемента сравнения с уровнем напряжения, превышающим величину опорного напряжения. Узел сравнения формирует выходной сигнал такого знака, при котором регулирующий элемент стабилизатора призакрывается, уменьшая напряжение на выходе умножителя. Процесс продолжается до момента, когда напряжение на выходе достигнет заданного напряжения стабилизации. При уменьшении выходного напряжения цепь обратной связи выдает на элемент сравнения такое напряжение, при котором узел сравнения вырабатывает сигнал, приоткрывающий регулирующий элемент. В результате выходное напряжение возрастает до прежнего значения, т.е. стабилизируется. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Стабилизированный источник высокого напряжения, содержащий непрерывный стабилизатор постоянного напряжения, состоящий из регулирующего элемента, узла сравнения и источника опорного напряжения, соединенный входом с выводами для подключения постоянного питающего напряжения, а выходом - с входом преобразователя постоянного напряжения в переменное, выход которого через блок умножителя напряжения соединен с выводами для подключения к нагрузке и к входу измерительного преобразователя, отличающийся тем, что в качестве измерительного преобразователя используется ячейка Керра, причем вход ее присоединен к выводам для подключения нагрузки, а выход соединен через фотопреобразователь и усилитель со входом узла сравнения непрерывного стабилизатора, при этом регулирующий элемент, преобразователь постоянного напряжения, умножитель напряжения, ячейка Керра, фотопреобразователь, усилитель и узел сравнения образуют замкнутый контур регулирования.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к стабилизированным источникам высокого напряжения и может быть использовано для питания трубок рентгеновских аппаратов, кинескопов телевизоров и мониторов, множительных копировальных аппаратов, фотоэлектронных умножителей и других высоковольтных потребителей. Известны рентгеновские генераторы с электронной стабилизацией высокого напряжения, содержащие измерительный делитель выходного напряжения, сигнал которого используется для сравнения с эталонным напряжением в схеме сравнения, выходной сигнал которой используется для управления регулирующим элементом [Шмелев В.К. "Рентгеновские аппараты". - М.: "Энергия", 1973, с. 171-173]. Известны двухконтурные рентгеновские генераторы с электронной стабилизацией высокого напряжения, в которых главный контур регулирования напряжения содержит все перечисленные выше узлы. Управляющее воздействие сравнивающего устройства прикладывается через частотно-импульсный модулятор к ключам электронного коммутатора [а.с. СССР 711708] или посредством импульсно-фазовой модуляции управляет амплитудой переменного напряжения сети на первичной обмотке главного трансформатора [а.с. СССР 743241]. Все перечисленные источники содержат узел делителя напряжения, который подключается параллельно нагрузке и к которому прикладывается все выходное напряжение с уровнем от 20-30 до 150 кВ. Для мощных рентгеновских источников эквивалентное сопротивление нагрузки составляет около 15 МОм. При меньшей мощности, например для источника питания кинескопа, при уровне напряжения 25 кВ потребляемый ток имеет порядок 1 мА, а эквивалентное сопротивление кинескопа![стабилизированный источник высокого напряжения, патент № 2219573](/images/patents/249/2219573/2219573-2t.gif)
Делитель напряжения не должен перегружать источник, потребляя (1-2)% тока нагрузки. Сопротивление делителя при этом должно составлять порядка 25
![стабилизированный источник высокого напряжения, патент № 2219573](/images/patents/249/2219006/8226.gif)
![стабилизированный источник высокого напряжения, патент № 2219573](/images/patents/249/2219573/2219573-3t.gif)
где Вk - постоянная Керра;
L - толщина слоя жидкости;
U - напряжение, приложенное к ячейке;
I0 - интенсивность света при входе в ячейку;
d - расстояние между пластинами конденсатора ячейки. Графически зависимость (1) представлена на фиг.1. На участке 0-а зависимость однозначна и может быть использована как рабочий режим измерительной ячейки. Подбирая значения конструктивных параметров d и L ячейки, можно обеспечить измерение напряжения во всем диапазоне его изменения. Диапазон измерения Umax должен удовлетворять условию Umax
![стабилизированный источник высокого напряжения, патент № 2219573](/images/patents/249/2219027/8804.gif)
![стабилизированный источник высокого напряжения, патент № 2219573](/images/patents/249/2219016/955.gif)
![стабилизированный источник высокого напряжения, патент № 2219573](/images/patents/249/2219016/955.gif)
- обеспечена гальваническая развязка высоковольтного выхода источника и низковольтного входа схемы регулирования,
- практически исключается потребление мощности (тока) с высоковольтного выхода измерителем выходного напряжения в результате замены делителя напряжения на измерительную ячейку Керра,
- повышается эффективность цепи обратной связи,
- обеспечивается возможность выноса электрических участков цепи обратной связи из области сильного электрического поля умножителя напряжения, используя оптоволоконную линию передачи светового сигнала из ячейки Керра к фотопреобразователю. Выделенные признаки с их функциями не выявлены в других технических решениях для высоковольтных маломощных источников, что соответствует критерию "существенное отличие". Положительным эффектом при осуществлении заявленного технического решения будет повышение надежности стабилизированного источника высокого напряжения. Функционирование стабилизированного источника осуществляется следующим образом. При увеличении выходного напряжения интенсивность света Ik на выходе ячейки растет в соответствии с графиком фиг.1. После преобразования фотосигнала элементом 9 усилитель 7 подает на вход элемента сравнения 5 напряжение, превышающее величину опорного напряжения. Узел сравнения 5 формирует выходной сигнал такого знака, при котором регулирующий элемент 4 стабилизатора призакрывается, уменьшая напряжение на выходе умножителя. Процесс продолжается до момента, когда напряжение на выходе достигнет заданного напряжения стабилизации. При уменьшении выходного напряжения цепь обратной связи выдает на элемент сравнения такое напряжение, при котором узел сравнения вырабатывает сигнал, приоткрывающий регулирующий элемент. В результате выходное напряжение возрастает до прежнего значения, т.е. стабилизируется. Предлагаемый источник может найти применение для стабилизации высоковольтного напряжения питания широкого класса маломощных потребителей (лабораторного и промышленного электронного оборудования), в частности для питания трубок рентгеновских аппаратов.
Класс G05F1/44 только полупроводниковых приборов