Автогенераторный преобразователь высоковольтного напряжения питания
AUTOGENERATING CONVERTER OF HIGH VOLTAGE SUPPLY

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения генераторов и преобразователей напряжения во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.
Известен преобразователь напряжения (авторское свидетельство № 964927), содержащий силовые транзисторы, вспомогательные транзисторы, подключенные управляющими входами к выходу задающего генератора; последовательно с силовыми электродами включен трансформатор управления, первичная обмотка которого выполнена со средней точкой, через резистор соединенной с одним из входных выводов источника питания, причем другой входной вывод, через вспомогательные транзисторы подключен к крайним выводам первичной обмотки трансформатора управления, вторичные обмотки которого соединены с управляющими входами силовых транзисторов.
Существенным недостатком известного устройства является примененная двухтактная схема преобразования напряжения, где напряжение эмиттер-коллектор силовых транзисторов, с учетом коммутационных выбросов превышает двойное напряжение первичного источника питания, кроме того требуется отдельная схема питания задающего генератора, все это ограничивает область применения известного устройства для высоковольтных источников питания и снижает надежность преобразователя напряжения.
Для заявленного устройства выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки: автогенераторный 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.
Технической проблемой решаемой настоящим изобретением является повышение надежности преобразователя за счет уменьшения напряжения на силовых транзисторах и снижения потери мощности в задающем генераторе.
Указанная техническая проблема решается тем, что автогенераторный 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 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, объединённые 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 объединённые попарно истоки МДП транзисторов соединены между собой, при этом нагрузка потребителя подключена к вторичной обмотке выходного трансформатора.
Заявленный автогенераторный преобразователь высоковольтного напряжения питания, состоит: из устройства предварительного запуска задающего генератора 5, построенного на МДП транзисторе 3, резисторном делителе напряжения 1, 2 и резисторе  обратной связи 4; задающего генератора 5 с трансформаторным выходом 6, источника питания задающего генератора, состоящего из обмотки 19 выходного трансформатора 8 и диода 7; мостового преобразователя напряжения построенного на двух комплементарных парах МДП транзисторов 9,10 и 13, 14, обмоток 17, 18 возбуждения с трансформатора 6 задающего генератора 5 и ограничительными резисторами 11, 12 в цепях управления МДП транзисторов 9,10 и 13, 14 и выходного трансформатора 8 с вторичной обмоткой 21 в цепи питания потребителя 15, согласно заявленному изобретению источник первичного питания шиной «плюс» подключен к первому выводу верхнего резистора 1 делителя напряжения, к стоку МДП 3 транзистора устройства предварительного запуска и стокам верхних МДП транзисторов 9, 13 мостового преобразователя напряжения, а шиной «минус» подключен к первому выводу нижнего резистора 2 делителя напряжения, к цепи питания «минус» задающего генератора 5, к стокам нижних МДП транзисторов 10, 14 мостового преобразователя напряжения, к первому выводу обмотки 19 выходного трансформатора 8 источника питания задающего генератора 5, второй вывод которой через диод 7 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, затвор которого подключен к общей точке резисторного делителя 1, 2 напряжения, объединённые попарно истоки МДП транзисторов 9,10 и 13, 14 мостового преобразователя напряжения через обмотки 17, 18 возбуждения с трансформатора 6 задающего генератора и ограничительные резисторы 11, 12 подключены к объединенным попарно затворам транзисторов 9,10 и 13, 14, а через первичную обмотку 20 выходного трансформатора 8 объединённые попарно истоки МДП транзисторов 9,10 и 13, 14 соединены между собой, при этом нагрузка потребителя 15 подключена к вторичной обмотке 21 выходного трансформатора 8.
Суть предлагаемого изобретения поясняется на фиг.1. где представлена электрическая схема автогенераторного преобразователя высоковольтного напряжения.
Автогенераторный преобразователь высоковольтного напряжения работает следующим образом: при включении источника первичного электропитания включается устройство предварительного запуска задающего генератора при этом на резистор 2 подается напряжение
,                              (1)
где,  – напряжение источника первичного питания;
– сопротивления резисторов 1, 2.
На задающий генератор 5 подается напряжение питания
,                              (2)
где, – пороговое напряжение затвор исток транзистора 3;
– напряжение на резисторе 4 обратной связи, который служит для ограничения пускового тока задающего генератора 5, возникающего при заряде конденсаторов в цепи его питания, а также при отказе задающего генератора 5 в момент запуска.
,                              (3)
где,  – допустимый ток перегрузки, возникающий при запуске задающего генератора 5 или при его отказе;
– сопротивление резистора 4.
После запуска задающего генератора 5 на обмотке 16 трансформатора 6 формируется прямоугольное напряжение, которое через обмотки возбуждения 17, 18 запускает мостовой преобразователь напряжения и на первичной обмотке 20 трансформатора 8 возникает переменное напряжение, которое через вторичную обмотку 21 трансформатора 8 поступает в цепь питания нагрузки потребителя 15. При этом с обмотки 19 трансформатора 8 через выпрямительный диод 7 подается напряжение  в цепь питания задающего генератора 5 со стороны мостового преобразователя напряжения. После запуска мостового преобразователя напряжения устройство предварительного запуска задающего генератора отключается. Для отключения задающего генератора 5 от цепи первичного питания и перехода его на источник вторичного напряжения питания требуется выполнить условие:
,                              (4)
После выбора оптимального напряжения питания задающего генератора  рассчитываются сопротивления резисторов 1, 2, 4 по формулам 1, 2, 3, 4.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности преобразователя напряжения за счет уменьшения напряжения на силовых транзисторах в мостовой схеме преобразователя напряжения и снижения потери мощности в задающем генераторе за счет переключения его на источник вторичного питания.
Данное изобретение предназначено для применения в блоках управления приводами, разрабатываемых АО «ИСС» в качестве вторичного источника питания.
Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.