ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
HIGH-VOLTAGE STABILISER OF DC VOLTAGE

Заявленное изобретение относится к области электротехники, в частности к стабилизаторам напряжения, предназначенным для питания электронных приборов, требующих высокого напряжения.
Известны устройства [Авт.св. СССР №1180860, G05F 1/46, Авт. св. СССР №788090, G-05-F 1/56], содержащие трансформатор, высокочастотный преобразователь напряжения и умножитель.
Известно устройство [Авт. св. СССР №1180860, G05F 1/46] для питания высоковольтных электродов электроннолучевых трубок и других электронных приборов. Представлено на фиг.1. Данное устройство содержит преобразователь напряжения 1 с выходным трансформатором 2, имеющим две вторичные обмотки 3 и 4, вентильно-конденсаторный выпрямитель 5, делитель напряжения 6, регулируемый импеданс 7, являющийся измерителем сигнала обратной связи и выполненный по структуре «регулируемый транзистор - блок сравнения - опорный элемент», вспомогательный выпрямитель 8, стабилизирующий элемент 9, выполненный в виде ключевого стабилизатора тока и предназначенный для регулирования выходного напряжения. Постоянное напряжение от первичного источника питания поступает через стабилизирующий элемент 9 на вход преобразователя 1 напряжения. На вторичной обмотке 3 трансформатора 2 появляется переменное напряжение, которое умножается до необходимой величины и выпрямляется вентильно-конденсаторным выпрямителем 5, после чего прикладывается к нагрузке. Часть выходного напряжения через делитель 6 направляется на вход регулируемого импеданса 7. Данное устройство выбрано в качестве прототипа.
Прототип позволяет вырабатывать напряжение одной полярности. Это приводит к ограничению области применения. Возможно использование прототипа для получения напряжения другой полярности, если заземлить вывод противоположной полярности вентильно-конденсаторного выпрямителя. Однако в этом случае элементы регулировки будут находиться под высоким потенциалом выходного напряжения.
Заявляемое изобретение описывает устройство, позволяющее вырабатывать напряжение как положительной, так и отрицательной полярности, повышая при этом эффективность его использования за счет большей универсальности и обладает одинаково высокой стабилизацией как положительного, так и отрицательного выходных напряжений, причем обеспечивается низкий потенциал на измерительных и регулирующих цепях независимо от полярности напряжения на выходе.
Поставленная задача решается тем, что в высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий стабилизирующий элемент, преобразователь напряжения, подключенный к стабилизирующему элементу, трансформатор, первичная обмотка которого подключена к преобразователю напряжения, третья обмотка трансформатора подсоединена к вспомогательному выпрямителю, выход которого соединен с измерителем сигнала обратной связи, а вторичная обмотка подключена к вентильно-конденсаторному блоку, делитель напряжения, отличающийся тем, что дополнительно содержит четырехсекционный блок переключателей и блок инверсии, причем две секции блока переключателей подключены между выходами вентильно-конденсаторного блока и выходом стабилизатора, вход делителя напряжения подключен к первой секции блока переключателей, третья секция блока переключателей включена между выходом делителя напряжения и инвертирующим входом блока инверсии, к выходу которого подключена четвертая секция блока переключателей, соединенная с измерителем сигнала обратной связи, а выход измерителя сигнала обратной связи подключен к стабилизирующему элементу.
На фиг.2 представлено устройство, которое содержит преобразователь напряжения 1, трансформатор 2 с двумя вторичными обмотками 3 и 4, вентильно-конденсаторный блок 5, делитель напряжения 6, измеритель сигнала обратной связи 7, выполненным по типу «регулируемый параметр - блок сравнения - опорный элемент», вспомогательный выпрямитель 8, стабилизирующий элемент 9, выполненный в виде ключевого стабилизатора, блок переключателей 10, блок инверсии 11.
Стабилизирующий элемент 9 подключен к первичной обмотке трансформатора через преобразователь напряжения 1, вторичная обмотка 3 которого подключена к вентильно-выпрямительному блоку 5. К выходу вентильно-конденсаторного блока 5 подключены две секции блока переключателей 10, которые позволяют изменять полярность выходного напряжения относительно общего провода. К выходу устройства подключен делитель напряжения 6. Блок инверсии 11 выполнен на операционном усилителе (ОУ). Инвертирующий вход ОУ соединен через третью секцию переключателя со средней точкой делителя 6, а выход через четвертую секцию переключателя с измерителем сигнала обратной связи 7. Нижняя точка делителя напряжения 6 соединена с выходом ОУ и четвертой секцией переключателя. К вторичной обмотке трансформатора 4 подсоединен вспомогательный выпрямитель 8, который соединен с измерителем сигнала обратной связи 7.
2
1
Устройство работает следующим образом. Постоянное напряжение от первичного источника питания поступает через стабилизирующий элемент 9 на вход преобразователя напряжения 1, который формирует сигнал для трансформатора 2. На вторичной обмотке 3 трансформатора появляется переменное напряжение, которое умножается до необходимой величины и выпрямляется вентильно-конденсаторным блоком 5. Часть напряжения через делитель напряжения 6 подается на измеритель сигнала обратной связи 7. Блок переключателей 10 предназначен для выбора необходимой полярности выходного напряжения. Таким образом, при положительной полярности выходного напряжения (все секции блока переключателей в нижнем положении), блок инверсии 11 становится повторителем напряжения, подаваемого на неинвертирующий вход. Так как на этом входе нулевой потенциал общего провода - на выходе тоже ноль. В таком случае делитель напряжения 6, нижним выводом подключенный к нулю, является делителем высокого положительного напряжения относительно нуля с коэффициентом передачи , и на измеритель сигнала обратной связи 7 подается ослабленное положительное напряжение обратной связи. Выходное напряжение много больше напряжения опорного элемента, поэтому выполняется условие R<<R, следовательно формулу можно упростить как . Далее сигнал поступает на измеритель сигнала обратной связи 7, в котором происходит сравнение напряжения сигнала обратной связи с напряжением опорного элемента, по результату которого производиться регулировка стабилизирующего элемента 9, тем самым происходит стабилизация выходного напряжения. При отрицательной полярности выходного напряжения (все секции блока переключателей 10 в верхнем положении) блок инверсии 11 является инвертирующим с коэффициентом передачи  и передает на вход измерителя сигнала обратной связи 7 положительное напряжение с таким же коэффициентом передачи, как и в предыдущем случае. Вспомогательный выпрямитель 8 с вторичной обмоткой 4 используется для формирования напряжения опорного элемента для измерителя сигнала обратной связи 7.
Технический результат заключается в возможности получения стабилизированного напряжения положительной или отрицательной полярности, что дает возможность питать высоковольтные устройства с различным по полярности питанием, а также обеспечивается низкий потенциал на измерительных и регулирующих цепях независимо от полярности напряжения на выходе.