ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО

Заявляемая полезная модель относится к области силовой импульсной техники и может быть использована при создании генераторов импульсов, у которых в качестве накопителя используется формирующий двухполюсник .
Известно широко применяемое на практике зарядное устройство, основанное на принципе резонансно-диодного заряда емкостного накопителя от источника ЭДС, когда в случае высокого значения добротности зарядной цепи, нулевом начальном напряжении заряда накопителя и нулевом начальном токе зарядной индуктивности напряжение заряда накопителя всегда равно 2Е I.
Оно состоит из источника ЭДС, последовательно соединенного с зарядной индуктивностью, отсекающим диодом и емкостным накопителем, представляющим собой формирующий двухполюсник, второй вывод которого подключен к минусовой шине источника ЭДС. Параллельно формирз ющими двухполюснику подключен разрядный управляемый вентиль, соединенный последовательно с нагрузкой.
Недостатком данной схемы является отсутствие возможности регулирования напряжения заряда формирующего двухполюсника до уровней напряжений больше и меньше 2Е.
Обычно для обеспечения регулирования напряжения заряда приходится использовать регулируемые источники ЭДС, что существенно усложняет схемы генераторов импульсов.
зарядный управляемый вентиль и формирующий двухполюсник, параллельно которому подключен разрядный управляемый вентиль, соединенный последовательно с нагрузкой, а также дополнительный управляемый вентиль, анод которого подключен к аноду зарядного управляемого вентиля, а катод к минусовой шине источника ЭДС 2. Данное устройство выбрано в качестве прототипа, так как является наиболее близким к заявляемой полезной модели.
Получение регулируемого уровня зарядного напряжения формирующего двухполюсника, превышающего значение 2Е, обеспечивается путем предварительного накопления электромагнитной энергии в зарядной индуктивности, подключаемой параллельно основному источнику питания с помощью дополнительного управляемого вентиля.
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности регулирования уровня зарядного напряжения до значений меньших 2Е, и обеспечения прецизионного заряда формирующего двухполюсника.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является возможность получения как прецизионного, так и регулируемого уровня зарядного напряжения как большего, так и меньшего 2Е при сохранении высокого значения КПД цепи заряда.
Для решения поставленной задачи в зарядное устройство, содержащее нерегулируемый источник ЭДС, зарядную индуктивность, последовательно соединенную с зарядным управляемым вентилем, катод которого подключен к зажиму формирующего двухполюсника и аноду разрядного управляемого вентиля, к катоду которого подсоединена нагрузка, второй вывод которой соединен со вторым зажимом формирующего двухполюсника и минусовой шиной источника ЭДС  дополнительно введены первый полностью управляемый ключ, один зажим которого подсоединен к плюсовому зажиму источника ЭДС, а второй к входному зажиму зарядной индуктивности, нулевой диод, катод которого подключен к входному зажиму зарядной индуктивности, а анод к минусовой шине источника ЭДС, второй полностью управляемый ключ, один зажим которого подключен к выходному зажиму зарядной индуктивности, а второй к минусовой шине источника ЭДС, а так же управляемый вентиль
рекуперации, анод которого соединен с выходным зажимом зарядной индуктивности, а катод с плюсовым зажимом источника ЭДС. На фиг. представлена схема заявляемого зарядного устройства .
Зарядное устройство содержит (см. фиг.) последовательно соединенные нерегулируемый источник ЭДС 1, первый полностью управляемый ключ 2, зарядную индуктивностью 3, зарядный управляемый вентиль 4 и формирующий двухполюсник (ФД) 5, параллельно которому подключен разрядный управляемый вентиль 6, соединенный последовательно с нагрузкой 7, а также второй полностью управляемый ключ 8, один зажим которого подключен к аноду зарядного управляемого вентиля 4, а второй к минусовой шине источника ЭДС 1, соединенной с анодом нулевого диода 9, катод которого подключен к входному зажиму зарядной индуктивности 3, к выходному зажиму которой подключен анод управляемого вентиля рекуперации 10, катод которого подключен к плюсовому зажиму источника ЭДС 1.
Устройство обеспечивает прецизионный и регулируемый заряд в трех режимах для следующих диапазонов уровней напряжений заряда:
от Е - 2Е - первый режим;
от О - Е - второй режим;  2Е - третий режим.
Для обеспечения первого режима необходимо одновременно включить первый полностью управляемый ключ 2 и зарядный управляемый вентиль 4, при этом начинается резонансно-диодный заряд ФД 5. При достижении заданного уровня зарядного напряжения
необходимо включить управляемый вентиль рекуперации 10 и выключить первый полностью управляемый ключ 2. Поскольку напряжение на ФД 5 превышает напряжение источника ЭДС 1, то в контуре, образованном ФД 5, зарядным управляемым вентилем 4, управляемым вентилем рекуперации 10 и источником ЭДС 1 происходит автоматическое выключение зарядного управляемого вентиля 4 и процесс заряда ФД 5 прекращается практически мгновенно, а ток зарядной индуктивности 3 после выключения первого полностью управляемого ключа 2 начинает течь по контуру, образованному
Е    2Е
зарядной индуктивностью 3, управляемым вентилем рекуперации 10, источником ЭДС 1, нулевым диодом 9, и вся энергия магнитного поля зарядной индуктивности 3 передается в ЭДС 1.
Для обеспечения второго режима необходимо так же одновременно включить первый полностью управляемый ключ 2 и зарядный управляемый вентиль 4. При достижении заданного уровня зарядного напряжения
выключается второй полностью управляемый ключ 8 на короткий отрезок времени равный времени восстановления запирающих свойств зарядного управляемого вентиля 4 и при этом включается управляемый вентиль рекуперации 10 и выключается первый полностью управляемый ключ 2. В контуре, образованном ФД 5, зарядным управляемым вентилем 4 вторым полностью управляемым ключом 8 происходит автоматическое выключение зарядного управляемого вентиля, ток зарядной индуктивности 3 течет через второй полностью управляемый ключ 8 короткий промежуток времени, определяемый временем восстановления запирающий свойств зарядного управляемого вентиля 4.
После отключения второго и первого полностью управляемых ключей 8 и 2, магнитная энергия запасенная на данный момент времени в зарядной индуктивности 3 передается в источник ЭДС 1 по контуру, образованному нулевым диодом 9, зарядной индуктивностью 3 и управляемым вентилем рекуперации 10.
Для обеспечения третьего режима производится одновременное включение первого и второго полностью управляемых ключей 2 и 8. Ток зарядной индуктивности 3 при этом начинает расти по линейному закону и при достижении уровня, который заведомо обеспечит заданный уровень зарядного напряжения ФД 5изад  2Е,
включается зарядный управляемый вентиль 4 и выключается второй полностью управляемый ключ.
Как только напряжение заряда достигло Узад  2Е, включается управляемый вентиль рекуперации и выключается первый полностью управляемый ключ 2.
О  изад  Е
Автоматическое выключение зарядного управляемого вентиля 4 происходит в контзфе образованном ФД 5, зарядным управляемым вентилем 4, управляемым вентилем рекуперации 10 и источником ЭДС 1.
Ток заряда индуктивности 3 после выключения первого полностью управляемого ключа 2 начинает течь по контуру, образованному зарядной индуктивностью 3, управляемым вентилем рекуперации 10, источником ЭДС 1 , нулевым диодом 9, и вся энергия магнитного поля зарядной индуктивности 3 передается в источник ЭДС1
По окончании процесса заряда ФД 5 его разряд на нагрузку 7 происходит после включения разрядного управляемого вентиля.
Прецизионность процесса заряда определяется как быстродействием системы управления, которая производит сравнение изменяющегося во времени напряжения заряда ФД 5 с эталонным, так временем включения управляемого вентиля рекуперации 10 или второго полностью управляемого ключа 8 и временем выключения зарядного управляемого вентиля 4, которые остаются в восстановившемся режиме работы зарядного устройства остаются практически постоянными и определяются только типами вентилей или ключей.
Источники информации:
1.Электроника: Справочная книга / Ю.А. Быстров, Я.М. Великсон, В.Д. Вогман и др.; под ред. Ю.А. Быстрова СПб.: Энергоатомиздат, 1996, стр.176.
2.Свид. N 13125 на полезную модель Зарядное устройство, авторов Громовенко А.В., Опре В.М. и Федорова А.В., опубл. 20.03.2000, Б.М8 - прототип.