Формувач високовольтних імпульсів

Реферат: UA 68488 U UA 68488 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до високовольтної імпульсної техніки та призначена для формування коротких імпульсів високої напруги і може використовуватись для живлення електрофізичних пристроїв: імпульсних газових лазерів, генераторів озону, очищувачів повітря від токсичних домішок тощо. Відомий імпульсний формувач (Рукин С.Н. Генераторы мощных наносекундных импульсов с полупроводниковыми прерывателями тока. // Приборы и техника эксперимента, 1999. № 4. - С. 5.), який має первинний ємнісний накопичувач, вхідний підвищувальний імпульсний трансформатор та первинний комутатор у вигляді тиристора. Генератор має два кола магнітної компресії (одне коло - проміжний магнітний компресор, друге коло - високовольтний магнітний компресор), при цьому генератор створено з повністю твердотільною системою комутації енергії, в якому напівпровідниковий переривач струму виконує функцію кінцевого підсилювача потужності. Недолік імпульсного формувача полягає в тому, що для скорочення імпульсів у часі використовуються два кола магнітної компресії - проміжний магнітний компресор та високовольтний магнітний компресор, які з'єднано послідовно і через те у генераторі підвищуються габарити та втрати електричної енергії. Найбільш близьким по сукупності ознак до пристрою, що заявляється, є імпульсний формувач (Булатов О.Г., Царенко А.И. Тиристорно-конденсаторные преобразователи. - М: Энергоиздат, 1982. - 216 с.), який містить міст із напівпровідникових ключів з дозуючим конденсатором, індуктивний реактор, який виступає в ролі проміжного накопичувача енергії, і вихідний конденсатор, підключений через діод до індуктивного реактора, що виконує функцію вихідного накопичувача енергії, до якого підключено навантаження. В цьому формувачі немає магнітних компресорів і він позбавлений недоліків, пов'язаних з використанням магнітних компресорів. Така схема формувача дозволяє здійснити дозування енергії, яка потрапляє до навантаження. Недолік у відомому формувачі полягає в тому, що схема не забезпечує формування потужних імпульсів в навантаженні, таких що перевищують напругу живлення (без урахування коефіцієнта трансформації індуктивного реактора). Внаслідок цього в такому формувачі індуктивний реактор має великі габарити в порівнянні з іншими елементами схеми. В основу корисної моделі поставлена задача розробки формувача високовольтних імпульсів, в якому за рахунок використання діода з властивостями різкого відновлення і підключення навантаження до діода досягається формування вихідних імпульсів з напругою, значно більшою, ніж вхідна напруга джерела живлення (без урахування коефіцієнта трансформації індуктивного реактора), що дозволяє зменшити коефіцієнт трансформації індуктивного реактора і, як наслідок, зменшити його габарити. Для вирішення поставленої задачі у формувачі високовольтних імпульсів, що містить міст з напівпровідникових ключів та дозуючий конденсатор у діагоналі моста, індуктивний реактор включений між негативним полюсом вхідної напруги та виходом напівпровідникового моста і вихідний конденсатор, підключений через діод до індуктивного реактора, згідно з корисною моделлю, формувач містить діод з властивостями різкого відновлення, і навантаження підключено до діода. Схема заявлюваного формувача показана на схемі. Схема містить міст з напівпровідникових ключів 1-4 та дозуючий конденсатор 5, який включено в діагональ моста. Індуктивний реактор 6 включено між негативним полюсом вхідної напруги та виходом напівпровідникового моста 1-4. Вихідний конденсатор 7 підключений між діодом 8 та індуктивним реактором 6. Діод 8 підключено між вихідним конденсатором 7 та негативним полюсом джерела вхідної напруги. Вихідна напруга знімається з діода 8. Діод 8 - це діод з властивостями різкого відновлення. Робота формувача відбувається в такий спосіб. Подаються імпульси управління на напівпровідникові ключі 1,4, вони переходять у стан замкнуто і заздалегідь заряджений дозуючий конденсатор 5 (полярність вказана на схемі без дужок) перезаряджається в коливальному режимі через індуктивний реактор 6 та джерело вхідної напруги. В кінці процесу перезаряду дозуючого конденсатора 5 виключаються напівпровідникові ключі 1, 4 та відкривається діод 8 (при цьому полярність напруги на дозуючому конденсаторі 5 показана на схемі в дужках). Струм, який протікав в індуктивному реакторі 6 до комутації, тепер протікає через діод 8 і заряджає вихідний конденсатор 7. Процес заряду конденсатора 7 повинен бути швидше, ніж перезаряд дозуючого конденсатора 5. Коли вихідний конденсатор 7 зарядився, він починає розряджатися через діод 8 та індуктивний реактор 6, коли струм реактора 6 буде максимальний, діод 8 відновлює свої замикаючі властивості, і за рахунок напруги самоіндукції реактора 6 формується імпульс вихідної напруги. Діод 8 - це діод з властивостями різкого відновлення, за який може використовуватися 1 UA 68488 U 5 10 15 20 наприклад SOS-діод. Навантаження підключається до діода 8. Напруга вихідного імпульсу значно перевищує вхідну напругу джерела живлення. Схема формувача працює в двотактному режимі. Різниця між першим та другим тактом в тому, що працюють ключі 1, 4 та 2, 3 в першому та другому такті відповідно, а також полярності напруги на дозуючому конденсаторі 5. Таким чином, у запропонованому формувачі високовольтних імпульсів завдяки використанню діода з властивостями різкого відновлення і підключення навантаження до діода досягається формування вихідних імпульсів з напругою, значно більшою, ніж вхідна напруга джерела живлення (без урахування коефіцієнта трансформації індуктивного реактору), що дозволяє зменшити коефіцієнт трансформації індуктивного реактора, і внаслідок, зменшити його габарити. Формувач високовольтних імпульсів, що заявляється, може використовуватись у високовольтній імпульсній техніці для формування коротких імпульсів високої напруги для живлення електрофізичних пристроїв. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Формувач високовольтних імпульсів, що містить міст з напівпровідникових ключів та дозуючий конденсатор у діагоналі моста, індуктивний реактор, включений між негативним полюсом вхідної напруги та виходом напівпровідникового моста, і вихідний конденсатор, підключений через діод до індуктивного реактора, який відрізняється тим, що він містить діод з властивостями різкого відновлення, і навантаження підключено до діода. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2