Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование (2-е изд., 2001) (1096748), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Если в индикаторном устройстве предусмотрена группировка, то частота переключений может быть неизменной и составлять несколько десятков герц. При отсутствии группировки частота переключений ь1ожет достигать 10 кГц и быть переменной. Повышение частоты переключения приводит к усложнению высоковольтного источника электропитания, так как его параметры не должны ухудшаться при изменяющейся частоте переключения выходного напряжения. При разработке индикаторных устройств предпочтение отдается ЭЛТ с токовым управлением цветом свечения (денситронэм). По сравнению с пенетронами они имеют менее насыщенные цвета и меньшую яркость. Их преимуществом является простота управления цветом, поскольку не требуется переключение уровней высокого напряжения.
На электроды ЭЛТ подается оБычно несколько различных напряжений постоянного тока. НаиБолее сложными источниками напряжений необходимого уровня и качества являются высоковольтные. Их особенности рассмотрены ниже. 4.4.1. Высоковольтные выпрямители Для получения высоких уровней выходного напряжения источников электропитания используются преобразователи низкого напряжения переменного тока в высокий уровень напряжения постоянного тока. Эти функции выполняет высоковольтный трансформаторно-выпрямительный модуль (ТВМ), содержащий высоковольтный трансформатор, высоковольтный выпрямитель, фильтр.
В состав стабилизирующих высоковольтных ИЭП входит также делитель напряжения обратной связи. Высоковольтные ТВМ различаются между собой по принципу действия, уровню напряжения и мощности, рабочей частоте и используемой изоляции. По способу получения высокого напряжения трансформаторно-выпрямительные модули можно классифицировать следующим образом: с трансформацией напряжения до уровня выходного напряжения с последующим выпрямлением, причем трансформация может быть осуществлена с помощью электромагнитного либо пьезоэлектрического трансформатора; с умножением напряжения с помощью каскадных умножителей с емкастной связью; с суммированием выходных напряжений, полученных на выходе гальванически развязанных выпрямительных узлов 214 Высоковольтные т.ренсформаторно-выпрямительные модули с трвнсформапией напряжения до уровня выходного напряжения Схема высоковольтного ТВМ в значительной степени определяет основные параметры высоковольтного источника электропитания (КПД, выходное сопротивление, пульсации выходного напряжения), При раз- работке высоковольтных источников электропитания средней и высо- кой выходных мощностей наибольшее распространение получили ТВМ с трансформацией входного напряжения до уровня выходного с после- дующим выпрямлением.
Такое построение высоковольтного ТВМ це- лесообразно при низкой частоте входного напряжения, так как объем и масса изоляции ь1еньше объема и массы стали и меди и оказывают незначительное влияние нэ оптимизацию параметров трансформатора. При переходе к повышенной частоте преобразования необходимый объем магнитопровода и меди трансформатора существенно сокраща- ется, однако объем и масса изоляции остаются прежними и часто не позволяют уменыцить размеры магнитопровада. Таким образом, повы- шение частоты входного тока при больших коэффициентах трансформа- ции высоковольтного трансформатора не приводит к желаемому умень- шению его габаритных размеров.
В то же время потери в меди и стали с повышением частоты возрастают. Следует отметить, что собственная емкость С з выходной обмотки высоковольтного трансформатора составляет 20...250 пФ и зависит от числа витков, диаметра провода и размеров катушки. Среднее значение тока, необходимого для заряда собственной емкости вторичной обмотки до требуемого напряжения за определенное время, 1ср = 4У1Соа где У1 — входное напряжение на первичной обмотке; и = Ига/Иг1— коэффициент трансформации (отношение витков вторичной обмотки к виткам первичной обмотки); à — частота входного така.
В табл. 4.3 приведены усредненные значения тока заряда емкости Сьз при различных значениях частоты и коэффициента трансформации при Сьз = 100 пФ и У1 = 100 В. Из таблицы видно, что при болывих коэффициентах трансформации и повышенных частотах этот ток заряда достигает недопустимо больших значений. Высоковольтные трансформаторно-выпрямительные модули с трансформацией входного напряжения до уровня выходного с последу- ющим выпрямлением можно рекомендовать для применения а высо а высоко" вальтных ИЭП различной мощности и при различных выхадны Р- а ных напрястотах да 5 кГц жениях при частоте входного тока до 400 Гц. При частотах д с едней и большой ани могут найти применение в высоковольтных ИЭП сред алее 40, при частотах мощности с коэффициентом трансформации не боле, Р менению в ИЭП с козф- ат 5 до 20 кГц их можно рекомендовать к примене 20, и и Более высоких частотах— Фициентом трансформации не более 20, при б лее 10.
к применению в ИЭП с коэффициентом тра Ф Р ансфо мации не олее 215 Частота входна- к 10 20 40 50 100 го тока, кГц 0,0016 0,004 0,002 0,04 0,08 0,2 0,4 1 5 10 20 50 0,0064 0,016 0,08 0,16 0,32 0,8 0,0256 0,064 0,32 0,64 1,28 3,2 0,1024 0,256 1,28 2,56 3,12 18,8 0,16 0,4 2,0 4,0 8,0 20,0 С! Я~ У81 КИ л 217 216 Таблица 4.3 Средние значения тока заряда собственной емкости вторичной обмотки Среднее значение тока заряда !,р, А для различных значений коэффициента трансформации Высоковольтные трансформаторно-выпрямительные модули с умножением напряжения В высоковольтных ТВМ с умножением напряжения трансформатор используется как промежуточное звено и выполняет функцию предварительного повышения напряжения. Дальнейшее повышение уровня напряжения производят диодно-конденсаторными умножителями напряжения.
Различают следующие схемы с умножением напряжения: асимметричные и симметричные, однополупериодные и двухполупериодные, однофазные и трехфазные. На рис. 4.54 и 4.55 показаны варианты однофазных асимметричных однополупериодных схем умножения напряжения. Обе схемы содержат 2п последовательно включенных диодов, которые объединены в две конденсаторные колонны — подэарядную (нечетную) и выходную разрядную (четную). Попеременно в различные полупериоды входного напряжения эти колонны подэаряжают одна другую. В схеме на рис. 4.54 напряжение на первом конденсаторе равно Уы а на остальных равно 2сГы В схеме на рис.
4.55 напряжение на конденсаторах равно пСгы где и — порядковый номер конденсатора. Однофазная двухполупериодная мостовая схема умножения (рис. 4.56) содержит и мостовых выпрямителей с выходными разрядными конденсаторами, соединенными па входу последовательно. Диа- Рис. 4.Э4. Схема умножения напряжения аднафаэная аднопалупери- одная Рис. 4.ЭЭ. Схема умножения напряжения аднаполупериадная с зависимостью напряжения на конденсаторе ат ега порядкового номера Рис. 4 Эа.
Схема умножения напряжения аднафаэная двухпалупериадная мостовая гональ переменного тока первого выпрямителя подключена непосредственно ко вторичной обмотке трансформатора. Подключение диагоналей переменнога тока последующих выпрямителей производится через подзарядные конденсаторы, образующие две последовательно включенные колонны подэарядных (нечетных) конденсаторов. В течение основной части периода происходит разряд выходных конденсаторов на нагрузку.
В это время напряжение на конденсаторах подзарядной колонны остается неизменным. Когда значение входного напряжения сравнивается с выходным, происходит подзаряд конденсаторов в течение подзарядного промежутка времени. При этом падзаряд выходных конденсаторов происходит дважды в течение периода. Благодаря структурной симметрии характер работы схемы одинаков при любой полярности входного напряжения. Схема содержит 4п диодов и Зп — 2 конденсаторов.
Схема однофазная двухполупериодная циклическая (рис. 4.57) содержит в двух цепях 2и+ 2 диодов, которые шунтируют выходные выводы, и 2п — 2 конденсаторов, которые объединены в две нечетные (подзарядные) колонны. В первом каскаде схемы отсутствуют конденсаторы подзарядной колонны.
Диоды каждой цепи подключены к подзарядным колоннам конденсаторов от каскада к каскаду поочередно- последовательно по правилу циклическаи перестановки, К выходным выводам подключен конденсатор Сьы» В течение основной части периода входного напряжения конденсатор Сь „разряжается на нагрузку, а напряжение на конденсаторах подзарядных колонн, которые отделены от нагрузки закрытыми диодами, остается неизменным.
Когда входное напряжение приближается ц 31 Ьмх ыК 219 218 Рис. 4.5т. Схема умножения напряжения однофазная двухполупериодная циклическая Рис. 4.55. Симметричные схемы умножения напряжения при параллельном соединении схем на рис. 4.54 (а) или рис. 4.55 (5) к амплитудному, заряд конденсаторов увеличивается. Рассматриваемая схема симметрична относительно входных и выходных выводов, Симметричные схемы умножения напряжения (рис.4.58,а,б) могут быть образованы путем параллельного соединения двух однотипных однополупериодных схем умножения (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
