Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование (2-е изд., 2001), страница 51

5.44 показана структурная схема такого ВИЭП, в составе которого применены входной выпрямитель В „, включенные параллельно по входу узлы инверторов Н, трансформаторов Ть „и выпрямителей В „, последовательно соединенные по выходу узлы фильтров Ф„н„. При выходной мощности одной преобразовательной ячейки, содержащей инвертор с трансформатором и выпрямитель с фильтром, на уровне 900 Вт сложением ячеек выходная мощность ВИЭП может быть увеличена до 3 кВт.

Рассмотрим подробнее конструктивные особенности построения функциональных узлов (модулей) высоковольтных источников электропитания. 5.3.1. Входной выпрямитель В качестве функционального узла входного выпрямителя используются схемы нз корпусных диодах и интегральные мостовые выпрямители (ИМВ) типов КЦ414, КЦ415, КЦ416.

Выпрямители выполняются по мостовым схемам выпрямления однофазного или трехфазного тока. На рис. 5.45 показано конструктивное исполнение схемы выпрямления на диодах типа КД202 (рис. 5 45,а), схемы выпрямления на диодах типа КД213 (рис. 5.45,6) и ИМВ (рис. 5.45,в). Высокие объемные показатели интегральных мостовых выпрямителей можно объяснить тем, что в его конструкции осуществлен двусторонний отвод теплоты от диодных полупроводниковых структур через металлические электроды.

Следует 308 309 Гид Ю Я 0 Е) О Е) а) 310 311 Рнс. з.еэ. Функциональные узлы входных емпрямителеа отметить удобство монтажа ИМВ по сравнению с другими микросбор- ками: его можно устанавливать на печатной плате и закреплять на ме- таллической поверхности с помощью клея или прижимов. 5.3.2. Выходной выпрямитель На рис. 5.46 приведены электрическая схема и конструкция типового .высоковольтного выпрямителя, рассчитанного на выходное напряжение 12 кВ и выходной ток 2 мА. Выпрямитель выполнен по симметричной схема умножения напряжения на диодах КЦ106В и конденсаторах К73-14 (0,15 мкФх10 кВ и 0,01 мкФх4 кВ). Унифицированный корпус узла выполнен прессованием из пластмассы марки АГ-4.

Отверстия для выводов Я и Я выполняются в заготовке корпуса для каждой конкретной схемы. Высоковольтные выводы Я изготовлены из провода марки ПВМ-6. Таким образом, в унифицированной по применяемости заготовке корпуса можно размещать различные схемы выпрямления. Для крепления функционального узла к несущей конструкции в заготовке Рис.

в.ав. Электрическая схема (а) и конструкция (б) выходного вы- прямителя Рнс. 5.4т. Конструкция микросборки стабилизатора напряжения корпуса эапрессованы металлические втулки 4 с реэьбовыми отверстиями. После установки компонентов схемы внутренняя часть корпуса заливается компаундом. На рис. 5.47 приведена конструкция микросборки стабилизатора напряжения.

5.3.3. Делитель напряжения На рис. 5.48 показан делитель напряжения, выполненный конструктивно в унифицированном корпусе 1. В качестве примера приведена электрическая схема делителя, состоящая из 24 резисторов с номинэльным сопротивлением 120 кОм и номинальной мощностью 2 Вт каждый. Высоковольтные выводы э изготовлены иэ провода марки ПВМК-0,5. Внутренняя часть корпуса заливается компаундом «Виксинт ПК-68» с нитридом бора в качестве наполнителя. Применение гибридно-пленочной технологии изготовления позволяет существенно снизить массу и габариты делителя напряжения. На рис.

5.49 показан такой узел. Его резистивная часть выполнена на стандартной керамической подложке с помощью высокоомной пасты г) дид Х 313 312 Рис. 5.45. электрическая схема (а) и конструкция (б) делителя на- пряжения с удельным сопротивлением 0,5... О,б ) МОм/П. Делитель состоит из двух частей: высокоомной (выводы 1, 8) и низкоомной (выводы 8, у). Последняя выполнена параллельным соеди- 2 пением прямолинейных резистивных участков; она служит для получения Ю сигнала обратной связи от выходной цепи источника.

Рис. 5мв. Делитель напря- Высокоомная часть делителя можения в толстопленочном испол- жет иметь форму спирали, что дела- ет более равномерным распределение потенциала поля. Основное требование, предъявляемое к пасте, — высокая стабильность удельного сопротивления с течением времени и при изменении температуры. Для осуществления плавного регулирования высокого выходного напряжения применяются делители на пленочных резисторах, один иэ которых выполняется переменным. На рис. 5.50 показаны электрические схемы делителей, в которых переменный резистор находится под высоким потенциалом (рис.

5.50,а) Рис. 5.50. Схемы высоковольтных делителей напряжения Таблица 5.22 Параметры высоковольтных регулируемых делителей напряжений или включен в низкопотенциальное плечо делителя (рис. 5.50,б-в). В результате сравнительного анализа материалов для получения пленочных резисторов высоковольтных делителеи напряжения предпочтительными признаны композиции, полученные на основе оксида рутения (йиОг) с предварительным спеканием и добавкой титанзта бария (ВаТ)05), а также композиции на основе рутената свинца (РЬзйцОв) с добавкой титзната бария. Благодаря титанату бария улучшается повторяемость сопротивлений при изготовлении и стабильность пленочных элементов в цепях высокого напряжения.

Параметры разработанных высоковольтных регулируемых делителей напряжения на основе оксидных соединений рутения приведены в табл. 5.22. 5.3.4. Высоковольтный коммутатор Принципиальная электрическая схема высоковольтного коммутатора и его конструкция показаны на рис. 5.51. Коммутатор рассчитан на обратное напряжение до 15 кВ. Для обеспечения такого уровня напряжения применены 17 последовательно соединенных неуправляемых динисторов типа 2Н102И.

Внутренняя часть корпуса заливается компаундом «Виксинт ПК-68» с нитридом борз в качестве наполнителя. гбг О Гбд '1 А ')Г ьми 316 314 Рис. э.м. электрическая схема (а) и конструкция (б) высоковольтного коммутатора 5.3.5. Высоковольтный трансформатор Высоковольтный трансформатор напряжения в составе ВИЭП является одним из тех узлов, которые наиболее трудно поддаются миниатюризации. Целесообразно рассмотреть отдельно трансформаторы, преобразующие напряжение сети электроснабжения (переменного тока частоты 50 или 400 Гц) и выходное напряжение усилителя мощности (переменного или пульсирующего тока частоты 10 кГц и более). На рис.

5.52 показаны электрическая схема и конструкция высоковольтного однофаэного трансформатора. Магнитопроаод составлен иэ двух сердечников М2000НМ типоразмера Ш16х20, склеенных эпоксидным клеем с карбонильным железом следующего состава, массовых долей: эпоксидная смола ЭД-20, ЭД-16 (ГОСТ 10587-78) — 100; отвердитель Иа 1 (ТУ16-10-1263-72) — 16; железо карбонильное Р-10; Р-20 (ГОСТ 13610-68) — 750; ацетон; толуол (ГОСТ 2768-69, ГОСТ 5789-69 или ГОСТ 14710-69) 1:1 — 5.

Крепление катушки на магнитопроводе и заполнение зазоров между катушкой и магнитопроводом производятся компаундом ЭЗК-11. При испытании и работе трансформатора в схеме контакт О должен быть заземлен. Испытания трансформатора проводятся при частоте 25 кГц в Рис. в.зд. Электрическая схема Рис. з.ээ. Конструкция экрана (а) и конструкция (б) высоковольтно- для высоковольтного трансформатого трансформатора рэ режиме холостого хода.

При этом напряжение холостого хода обмоток составляет 60 В на выводах 1, 3 и 1130 ~ 100 В на выводах 4, б. Испытательное напряжение между выводами 1 и О равно 500 В, между выводами 4 и Π— 14000 В. Ток холостого хода не превышает 150 мА. Для снижения электромагнитных помех трансформатор помещается в стальной экран (рис. 5.53). Существенное уменьшение габаритов и массы высоковольтных трансформаторов достигается применением литого микропровода, Примером могут служить однофазные высоковольтные трансформаторы типа ТВМ, обмотки которых выполнены из литого медного микропровода в стеклянной изоляции. Гнсз а) 317 316 Рнс. в.вв.

Электрическая схема (э) и конструкция (б) высоковольтного трехфазного трансформатора На рис. 5.54 показана электрическая схема и конструкция высоковольтного трехфазного трансформатора. Два сердечника ТЛ 25х40х88 магнитопровода склеены с карбонильным железом. Испытания трансформатора производятся при частоте тока 400 Гц в режиме холостого хода (контакты О заземлены). При этом напряжение холостого хода обмоток составляет 220 В на выводе 1 и 4400 В на выводе О. Испытательное напряжение между группами выводов 1 и О равно 1500 В, а между группами выводов О и Π— 25000 В.

Ток холостого хода не превышает 0,33 А. 5.3.6. Узлы электрических соединителей На рис, 5.55 показана конструкция высоковольтного соединителя, предназначенного для подсоединения к нагрузке проводом ПВМ-0,2. Электрическая прочность по поверхности соединителя и провода обеспечивается за счет герметизации эоны электрического контакта резиновым уплотнением 1, сжимаемого втулкой О. Высоковольтный провод подпаивается к контактной шайбе Ю, которэя является составной частью соединителя. При герметизации зоны электрического контакта недопу- Рис. В.эв. Конструкция высоковольтного соединителя Рис.

В.ва. Конструкция высоковольтного соединителя на три гнезда И ЮО хггк~ Рис. в.вт. Конструкция высоковольтного соединителя на шесть гнезд стимы повреждения и грязь на поверхности провода, цилиндрических поверхностях резинового уплотнения, внутренней поверхности соединителя в местах уплотнения. Узел гнездного соединителя, приведенный на рис.

5.56,а содержит три электрически соединенных контактных устройства (рис 5.56.6) эа литых компаундом ЭЗК-10. Места зачистки литника и облоя покрги вьются лаком (например, марки ЭП-730). для лучшего сцепления с компаундом поверхность А контактного устройства пескоструится " рундом или зачищается до получения шероховатости ть~20 пус к несущей плате 1 крепится с помощью гайки 3 из пресс-материала АГ-4В, Поверхности соединителя (кроме металлических и резьбовых) покрываются лаком (например, ЭП-730) Рассмотрим подробнее конструктивное исполнение некоторых функциональных узлов высоковольтных источников электропитания.