УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫМ ВЕНТИЛЕМ
DEVICE FOR CONTROLLING ELECTRON BEAM VALVE

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных источниках питания с напряжением в несколько десятков тысяч вольт.
Известен способ управления электронно-лучевым вентилем с помощью устройства, содержащего датчик тока вентиля, регулируемый источник питания, подключенный через ключ постоянного тока к управляющему электроду вентиля, и блок управляющих сигналов, подключенный к управляющему входу ключа (АС №736347, Н02Р 13/16, опубл. 28.05.80).
Известный способ управления электронно-лучевым вентилем имеет следующие недостатки: большие потери электроэнергии при увеличении тока вентиля.
Известен способ управления электронно-лучевым вентилем с помощью устройства, содержащего функциональный блок, блок сравнения и датчик тока, включенный последовательно с электронно-лучевым вентилем, подключенный ко входу функционального блока, выход которого - к одному из входов блока сравнения, другой вход соединен с управляющим электродом, а выход блока сравнения подключен к одному из управляющих входов регулируемого источника, который преобразует ток вентиля в выходное напряжение в соответствии с законом 3/2. (АС №843149, Н02Р 13/16, опубл. 30.06.81).
Недостатком известного способа является невысокая эффективность использования электроэнергии, обусловленная большими потерями электроэнергии при увеличении тока вентиля.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении эффективности использования электроэнергии и снижении потребляемой мощности, повышении КПД, надежности, стабильности и устойчивости работы источника питания. Технический эффект, используемый при решении поставленной задачи, состоит в ограничении выделяющейся мощности на электронно-лучевом вентиле при больших токах и достигается тем, что известное устройство для управления электронно-лучевым вентилем, содержащее датчик тока вентиля, регулируемый источник питания, подключенный через ключ постоянного тока к управляющему электроду вентиля, и блок управляющих сигналов, подключенный к управляющему входу ключа, функциональный блок и первый блок сравнения, причем выход датчика тока подключен ко входу функционального блока, выход которого - к одному из входов первого блока сравнения, другой вход которого соединен с управляющим электродом, а выход с одним из входов регулируемого источника, согласно изобретению снабжено резистивным делителем, включенным между управляющим электродом и катодом вентиля, и вторым блоком сравнения, причем выход резистивного делителя подключен к инвертирующему входу второго блока сравнения, неинвертирующий вход которого подключен к коллектору электронно-лучевого вентиля, а выход - к дополнительному входу регулируемого источника.
На чертеже представлено устройство для управления электронно-лучевым вентилем (ЭЛВ), содержащее источник питания 1 постоянного тока с положительным и отрицательным выводами, электронно-лучевой вентиль 2 с управляющим электродом 3, нагрузку 4, ключ 5, регулируемый источник 6, блок 7 управляющих сигналов, датчик тока вентиля 8, функциональный блок 9, первый блок сравнения 10. Источник питания 1 через ЭЛВ 2 подключен к нагрузке 3. Управляющий электрод 3 электронно-лучевого вентиля 2 через ключ 5 подключен к положительному выводу регулируемого источника 6. Вход ключа 5 соединен с блоком 7 управляющих сигналов. Выход датчика тока 8 подключен ко входу функционального блока 9. Выход блока функционального блока 9 подключен к одному из входов блока первого блока сравнения 10, другой вход которого подключен к управляющему электроду 3 электронно-лучевого вентиля 2, причем выход первого блока сравнения 10 подключен к управляющему входу 11 регулируемого источника 6, другой вход 12 которого подключен к блоку 13 установки начального напряжения, подключенного ко входу блока управляющих сигналов 7. Резистивный делитель 14, 15 подключен между управляющим электродом 4 и катодом 16 электронно-лучевого вентиля 2, а выход резистивного делителя 14, 15 подключен к инвертирующему входу дополнительного блока сравнения 17, неинвертирующий вход которого подключен к коллектору 18 электронно-лучевого вентиля 2, а выход дополнительного блока сравнения 17 подключен к дополнительному входу 19 регулируемого источника 6.
R14
(R14+R15
K
УЭ
К
Устройство для управления электронно-лучевым вентилем работает следующим образом. При отсутствии управляющего сигнала с блока управляющих импульсов 7 ключ 5 заперт. При этом блок установки начального напряжения 13 устанавливает начальный порог напряжения на выходе регулируемого источника 6. При отпирании ключа 5 на управляющий электрод электронно-лучевого вентиля 2 поступает повышенное напряжение, что позволяет форсированно включить в работу электронно-лучевой вентиль 2. После появления тока через вентиль 2 на датчике тока 8 появляется напряжение, которое через функциональный блок 9 поступает на вход первого блока сравнения 10. Сигнал рассогласования с выхода блока сравнения 10 поступает на управляющий вход 11 регулируемого источника 6. Так как в зависимости от тока через вентиль 2 на выходе функционально блока 9 формируется напряжение, пропорциональное току вентиля в соответствии с законом 3/2. При регулировании тока через вентиль 2 в широких пределах вблизи коллектора 18 начинает формироваться объемный заряд, который увеличивается при увеличении тока через электронно-лучевой вентиль 2. Одновременно начинает возрастать обратный ток на управляющий электрод 3. Мощность, выделяющаяся на нагрузке 4, уменьшается, а выделяющаяся энергия на управляющем электроде 3 увеличивается. Между сеткой управляющего электрода 3 и катодом 19 электронно-лучевого вентиля 2 установлен измерительный делитель 14, 15. Второй блок сравнения 17 отслеживает разность потенциалов между коллектором 18 и выходом измерительного делителя 14, 15. При некотором минимальном значении на выходе второго блока сравнения 17 вырабатывается сигнал рассогласования и подается на дополнительный вход 19 регулируемого источника 6 и запирает его. Разность потенциалов между коллектором 18 и управляющим электродом 3 электронно-лучевого вентиля 2 фиксируется на определенном минимальном уровне. Значение величины этого уровня выбирается по вольтамперным характеристикам электронно-лучевого вентиля 2. Этот уровень не должен превышать потенциального минимума, превышение которого приводит к возникновению "виртуального катода" (лавинообразное движение электронов от коллектора к управляющему электроду). Тем самым обеспечивается четкая граница максимального регулирования тока вентиля с минимальными потерями передачи в нагрузку электроэнергии. Минимальное падение напряжения на электронно-лучевом вентиле может быть определено отношением сопротивлений резисторов делителя 14, 15, т.е. R14/(R14+R15)=U/U)=U/U=ϕ
К
где U - напряжение между коллектором 18 и катодом 16 ЭЛВ;
УЭ
U - напряжение на управляющем электроде ЭЛВ;
К
ϕ - относительный потенциал коллектора.