СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ
STABILIZED HIGH VOLTAGE POWER CONVERTER

Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам питания и может быть использовано для питания радиоэлектронной аппаратуры.
Известен автогенераторный преобразователь высоковольтного напряжения (патент RU2762335С1), состоящий из устройства предварительного запуска задающего генератора, построенного на МДП транзисторе, резисторном делителе напряжения и резисторе обратной связи; задающего генератора с трансформаторным выходом, источника питания задающего генератора, состоящего из обмотки выходного трансформатора и диода; мостового преобразователя напряжения построенного на двух комплементарных парах МДП транзисторов, обмоток возбуждения с трансформатора задающего генератора и ограничительными резисторами в цепях управления МДП транзисторов и выходного трансформатора с вторичной обмоткой в цепи питания потребителя, отличающийся тем, что источник первичного питания шиной «плюс» подключен к первому выводу верхнего резистора делителя напряжения, к стоку МДП транзистора устройства предварительного запуска и стокам верхних МДП транзисторов мостового преобразователя напряжения, а шиной «минус» подключен к первому выводу нижнего резистора делителя напряжения, к цепи питания «минус» задающего генератора, к стокам нижних МДП транзисторов мостового преобразователя напряжения, к первому выводу обмотки выходного трансформатора источника питания задающего генератора, второй вывод которой через диод подключен к цепи питания «плюс» задающего генератора и первому выводу резистора обратной связи, подключенного вторым выводом к истоку МДП транзистора устройства предварительного запуска, затвор которого подключен к общей точке резисторного делителя напряжения, объединенные попарно истоки МДП транзисторов мостового преобразователя напряжения через обмотки возбуждения с трансформатора задающего генератора и ограничительные резисторы подключены к объединенным попарно затворам этих транзисторов, а через первичную обмотку выходного трансформатора объединенные попарно истоки МДП транзисторов соединены между собой, при этом нагрузка потребителя подключена к вторичной обмотке выходного трансформатора. Известное устройство принято за прототип изобретения.
Для заявленного устройства выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки: стабилизированный преобразователь высоковольтного напряжения питания, состоящий из устройства предварительного запуска задающего генератора, построенного на МДП транзисторе, резисторов делителя напряжения и резисторе обратной связи; задающего генератора с трансформаторным выходом, источника питания задающего генератора, состоящего из обмотки выходного трансформатора и диода, мостового преобразователя напряжения построенного на двух комплементарных парах МДП транзисторов и выходного трансформатора с вторичной обмоткой в цепи питания потребителя.
Существенным недостатком прототипа является отсутствие стабилизации выходного напряжения при изменении величины входного напряжения и при изменении мощности потребления на нагрузки, что ограничивает область применения преобразователя напряжения в радиоэлектронной аппаратуре.
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является расширение области применения источника питания за счет стабилизации выходного напряжения при изменении входного напряжения и при изменении мощности потребления на нагрузке.
Указанная техническая проблема решается тем, что стабилизированный преобразователь высоковольтного напряжения питания, состоящий из устройства предварительного запуска задающего генератора, построенного на МДП транзисторе, резисторном делителе напряжения и резисторе обратной связи; задающего генератора с трансформаторным выходом, источника питания задающего генератора, состоящего из обмотки выходного трансформатора и диода; мостового преобразователя напряжения построенного на двух комплементарных парах МДП транзисторов, обмоток возбуждения с трансформатора задающего генератора и ограничительными резисторами в цепях управления МДП транзисторов и выходного трансформатора с вторичной обмоткой в цепи питания потребителя, отличающийся тем, что введен импульсный стабилизатор напряжения, состоящий из МДП транзистора, дросселя шунтированного диодом, фильтрующего конденсатора, ШИМ регулятора напряжения, в который входит обмотка синхронизации с трансформатора задающего генератора и два резистора делителя выходного напряжения стабилизатора, при этом источник первичного питания шиной «плюс» подключен к первому выводу верхнего резистора делителя входного напряжения, к стоку МДП транзистора устройства предварительного запуска задающего генератора, к истоку МДП транзистора стабилизатора напряжения, сток которого подключен к катоду шунтирующего диода и первому выводу дросселя, второй вывод которого подключен к первому выводу фильтрующего конденсатора, первому выводу верхнего резистора делителя выходного напряжения стабилизатора и стокам верхних МДП транзисторов мостового преобразователя напряжения, шина «минус» первичного питания подключена к первому выводу нижнего резистора делителя входного напряжения, к цепи питания «минус» задающего генераторам, к стокам нижних МДП транзисторов мостового преобразователя напряжения, к первому выводу обмотки выходного трансформатора источника питания, второй вывод которой через диод подключен к цепи питания «плюс» задающего генератора и первому выводу резистора обратной связи, подключенного вторым выводом  к истоку МДП транзистора устройства предварительного запуска задающего генератора, затвор которого подключен к общей точке резисторного делителя входного напряжения, кроме того шина «минус» первичного питания подключена к цепи питания «минус» ШИМ регулятора напряжения к аноду шунтирующего диода и второму выводу фильтрующего конденсатора , к первому выводу нижнего резистора делителя выходного напряжения, второй вывод которого подключен ко второму выводу верхнего резистора делителя напряжения и к цепи обратной связи ШИМ регулятора напряжения, входные цепи которого подключены к обмотке синхронизации задающего генератора, а выходная цепь подключена к затвору МДП транзистора импульсного стабилизатора, объединенные попарно истоки МДП транзисторов мостового преобразователя напряжения через обмотки возбуждения трансформатора задающего генератора и ограничительные резисторы подключены к объединенным попарно затворам этих транзисторов, а через первичную обмотку выходного трансформатора объединенные попарно истоки МДП транзисторов соединены между собой, при этом нагрузка потребителя подключена к вторичной обмотке выходного трансформатора.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется на фиг.1, где представлена электрическая схема стабилизированного преобразователя высоковольтного напряжения питания.
.
Заявленный стабилизированный преобразователь высоковольтного напряжения питания состоит из устройства предварительного запуска задающего генератора, построенного на МДП транзисторе 3, резисторов делителя напряжения 1, 2 и резисторе обратной связи 4; задающего генератора 5 с трансформаторным выходом 7, источника питания задающего генератора, состоящего из обмотки 9 выходного трансформатора 8 и диода 6; мостового преобразователя напряжения построенного на двух комплементарных парах верхних 18, 26 и нижних 19, 27 МДП транзисторов, обмоток возбуждения 21, 24 с трансформатора 7 задающего генератора 5 и ограничительных резисторов 20, 25 в цепях управления МДП транзисторов 18, 19 и 26, 27 и выходного трансформатора 8 с вторичной обмоткой в цепи питания потребителя 23. Согласно изобретению в стабилизированный преобразователь введен импульсный стабилизатор напряжения, состоящий из МДП транзистора 11, дросселя 14 шунтированного диодом 13, фильтрующего конденсатора 15, ШИМ регулятора напряжения 12, в который входит обмотка синхронизации 10 с трансформатора 7 задающего генератора 5 и два резистора 16, 17 делителя выходного напряжения стабилизатора. При этом источник первичного питания шиной «плюс» подключен к первому выводу верхнего резистора 1 делителя входного напряжения, к стоку МДП транзистора 3 устройства предварительного запуска задающего генератора 5, к истоку МДП транзистора 11 стабилизатора напряжения, сток которого подключен к катоду шунтирующего диода 13 и первому выводу дросселя 14, второй вывод которого подключен к первому выводу фильтрующего конденсатора 15, первому выводу верхнего резистора 16 делителя выходного напряжения стабилизатора и стокам верхних МДП транзисторов 18, 26 мостового преобразователя напряженияШина «минус» первичного питания подключена к первому выводу нижнего резистора 2 делителя входного напряжения, к цепи питания «минус» задающего генератора 5, к стокам нижних МДП транзисторов 19, 27 мостового преобразователя напряжения, к первому выводу обмотки 9 выходного трансформатора 8 источника питания, второй вывод которой через диод 6 подключен к цепи питания «плюс» задающего генератора 5 и первому выводу резистора обратной связи 4, подключенного вторым выводом к истоку МДП транзистора 3 устройства предварительного запуска задающего генератора 5, затвор которого подключен к общей точке резисторного делителя 1, 2 входного напряжения. Кроме того, шина «минус» первичного питания подключена к цепи питания «минус» ШИМ регулятора напряжения 12 к аноду шунтирующего диода 13 и второму выводу фильтрующего конденсатора 15, к первому выводу нижнего резистора 17 делителя выходного напряжения, второй вывод которого подключен ко второму выводу верхнего резистора 16 делителя напряжения и к цепи обратной связи ШИМ регулятора напряжения 12, входные цепи которого подключены к обмотке синхронизации 10 задающего генератора 5, а выходная цепь подключена к затвору МДП транзистора 11 импульсного стабилизатора. Объединенные попарно истоки МДП транзисторов 18, 19 и 26, 27 мостового преобразователя напряжения через обмотки возбуждения 21, 24 трансформатора 7 задающего генератора 5 и ограничительные резисторы 20, 25 подключены к объединенным попарно затворам этих транзисторов 18, 19 и 26, 27, а через первичную обмотку 22 выходного трансформатора 8 объединенные попарно истоки МДП транзисторов 18, 19 и 26, 27 соединены между собой. При этом нагрузка потребителя 23 подключена к вторичной обмотке выходного трансформатора 8.
Стабилизированный преобразователь работает следующим образом: при включении первичного электропитания включается устройство предварительного запуска задающего генератора, состоящего из транзистора 3, верхнего 1 и нижнего 2 резисторов делителя входного напряжения и резистора токовой обратной связи 4. При этом в цепь питания «плюс» задающего генератора 5 подается напряжения обеспечивающее запуск генератора 5, после чего в обмотках трансформатора 7 формируется прямоугольное напряжение, которое через обмотку 10 поступает на ШИМ регулятор 12, обеспечивая заданную частоту переключения МДП транзистора 11, ШИМ регулятор 12 формирует скважность импульсов, соответствующую заданному стабилизированному напряжению, используя обратную связь с резисторного делителя  напряжения 16, 17. Импульсное напряжение после сглаживания пульсаций на фильтре, состоящим из дросселя 14 и конденсатора 15 поступает на мостовой преобразователь напряжения, построенный на комплементарных парах МДП транзисторов 18, 19 и 26, 27 нагрузкой которого является трансформатор 8. Прямоугольное напряжение стабильной амплитуды поступает на нагрузку 23 и через обмотку 9 и диод 6 подается на шину питания задающего генератора 5.
Таким образом, применение импульсного стабилизатора напряжения, а также использование прямоугольного напряжения с обмотки 10 задающего генератора 5 в ШИМ регуляторе 12 позволяет обеспечить стабилизацию выходного переменного напряжения и синхронизировать частоту во всех импульсных устройствах преобразователя напряжения. Это позволяет расширить область применения источника питания в радиоэлектронной аппаратуре.
Данное изобретение предназначено для применения в блоках управления приводами, разрабатываемыми АО «ИСС» в качестве вторичного источника питания.
Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.