Блок питания разряда

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Авторы Антонович Дмитрий Анатольевич Груздев Владимир Алексеевич Залесский Виталий Геннадевич Русецкий Игорь Станисловович(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Блок питания разряда содержит подключенный к одному из его входов через резистор диодный мост, в диагональ которого включен регулирующий элемент - транзистор, последовательно с диодным мостом включен один вход первичной обмотки повышающего разделительного трансформатора, другой вход которой соединен с другим входом блока питания разряда, к вторичной обмотке трансформатора подключен выпрямитель, на выходе которого находится емкостной фильтр, положительный выход которого соединен с катодом, а отрицательный - с анодом разрядной камеры плазменного источника электронов, параллельно резистору подключен переключатель одной из пар входных контактов,на другую пару входных контактов подключается датчик тока пучка, к выходной паре контактов переключателя подключен выпрямитель, один из выходов которого подключен к одному входу сравнивающего элемента, к другому выходу выпрямителя подключен зависимый многопозиционный переключатель, последовательно с каждой позицией переключателя включен переменный резистор, другие выходы каждой позиции переключателя соединены с подвижным выводом соответствующего резистора и объединены в общую точку, которая соединена с другим входом сравнивающего элемента, параллельно выходу сравнивающего элемента включены последовательно соединенные переменный резистор и конденсатор, подвижный контакт резистора соединен с конденсатором и усилителем сигнала рассогласования, выход которого соединен с базой транзистора.(56) 1. Белюк С.И., Мартюшев В.Г., Осипов И.В., Ремпе .Г. Управление эффективностью эмиссии сильноточных электронных источников с плазменным эмиттером. Плазменная эмиссионная электроника МатериалыВсесоюз. совещ. Акад. наук СССР. Сиб. отд. Улан-Удэ, 1991. - С. 36-39. 2. Особенности электропитания электронных пушек с плазменным катодом. В кн. Источники электронов с плазменным эмиттером / Под ред. Ю.Е Крейнделя. - Новосибирск Наука, 1983. - С. 91-95 (прототип). Блок питания разряда (БПР) относится к области электропитания газоразрядных структур, формирующих электронные пучки, и может быть использован в электроннолучевых установках на базе электронно-лучевых пушек с плазменным эмиттером. Известен блок питания разряда 1, включающий регулирующий элемент РЭ, включенный в первичную обмотку разделительного трансформатора 1, к вторичной обмотке которого подключен выпрямитель, на выходе которого находится емкостной фильтр, сигнал с положительного выхода которого поступает на катод, а отрицательного выхода - на анод разрядной камеры плазменного источника электронов ПИЭЛ. Параллельно РЭ подключен дополнительный блок смещения, включающий в себя повышающий разделительный трансформатор Т 2, к вторичной обмотке которого подключен выпрямитель, положительный выход которого через резисторпоступает на катод разрядной камеры ПИЭЛ,отрицательный выход емкостного фильтра соединен с эмиттерным электродом на выходе которого находится емкостной фильтр, сигнал с которого поступает на катод и анод разрядной камеры ПИЭЛ. В качестве РЭ используется дроссель насыщения, работающий в режиме вынужденного подмагничивания. Недостатком аналога является низкая скорость отработки управляющего сигнала РЭ,отсутствие возможности стабилизации величины токов разряда и тока пучка на заданном уровне. Наиболее близким к полезной модели является блок питания разряда 2. Он состоит из двух высоковольтных разделительных трансформаторов (Тр 1 и Тр 2) трех выпрямителей (1, В 2, В 3), регулирующего элемента (четыре электронных лампы), модулятора (М),сравнивающего элемента (СЭ). Первичная обмотка повышающего разделительного трансформатора Тр 1 подключена к входу блока питания разряда (к сетевому напряжению 220 В). Тр 1 имеет три вторичных обмотки. К первой вторичной обмотке подключен выпрямитель 1, на выходе которого находится емкостной фильтр 1, положительный выход которого подключен к аноду регулирующего элемента, который представляет собой четыре параллельно соединенные между собой электронные лампы (т.о. регулирующий элемент находится после разделительного трансформатора, т.е. находится под высоким - ускоряющим - напряжением), а отрицательный - к катоду разрядной камеры плазменного источника электронов. Вторая вторичная обмотка Тр 1 соединена с подогревателем катодов электронных ламп. К выходу третьей вторичной обмотки подключен выпрямитель В 2, на выходе которого находится емкостной фильтр С 2. Положительный выход которого через резистор 1 подключен к вторым сеткам электронных ламп, отрицательный выход емкостного фильтра С 2 подключен к аноду разрядной камеры. Напряжение обратной связи от датчика тока пучка поступает на сравнивающий элемент, последовательно с которым включен модулятор, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора Тр 2. К вторичной обмотке Тр 2 подсоединен выпрямитель В 3. Положительный выход выпрямителя последовательно подключен к четырем параллельно включенным между собой резисторам 2-5, вторые выводы которых подключены к катоду и первой сетке электронных ламп. Отрицательный выход выпрямителя В 3 последовательно подключен к четырем параллельно включенным между собой резисторам 6-9, вторые выводы которых подключены к третьей сетке электронных ламп. 2 25392006.02.28 Недостатком прототипа является размещение регулирующего элемента под высоким(ускоряющим) потенциалом, использование в качестве регулирующего элемента электронных ламп. Задача полезной модели - повысить надежность блока питания при пробоях вакуумной изоляции ПИЭЛ и снизить массогабаритные параметры блока питания разряда. Поставленная задача решается тем, что блок питания разряда (БПР) содержит подключенный к одному из его входов через резистор 1 диодный мост 2, в диагональ которого включен регулирующий элемент. В отличие от прототипа в качестве регулирующего элемента блок питания разряда содержит транзистор 3. Другим отличием является то, что регулирующий элемент включен до разделительного трансформатора, т.е. с низкопотенциальной стороны. Последовательно с диодным мостом включен один вход первичной обмотки повышающего разделительного трансформатора 4, другой вход которой соединен с другим входом блока питания разряда. К вторичной обмотке 4 подключен выпрямитель 5, на выходе которого находится емкостной фильтр 6, положительный выход которого соединен с катодом, а отрицательный - с анодом разрядной камеры плазменного источника электронов . Параллельно резистору 1 подключен переключатель 7 одной из пар входных контактов, на другую пару входных контактов подключается датчик тока пучка. К выходной паре контактов переключателя 7 подключен выпрямитель 8, причем один из выходов выпрямителя подключен к одному входу сравнивающего элемента СЭ, к другому выходу выпрямителя 8 подключен зависимый многопозиционный переключатель 9. Последовательно с каждой позицией переключателя включен переменный резистор(10-13), другие выходы каждой позиции переключателя соединены с подвижным выводом соответствующего резистора и объединены в общую точку, которая соединена со вторым входом СЭ. Параллельно выходу СЭ включены последовательно соединенные переменный резистор 14 и конденсатор 15, подвижный контакт резистора 14 соединен с усилителем сигнала рассогласования 16, выход которого соединен с базой транзистора 3. На чертеже изображена функциональная схема заявляемого блока питания разряда. Блок питания разряда состоит из повышающего разделительного трансформатора 4,диодного моста 2, двух выпрямителей 5, 8, регулирующего элемента (транзистора 3,включенного в диагональ диодного моста 2), сравнивающего элемента СЭ, усилителя сигнала рассогласования 16, переключателей 7 и 9, резисторов 1, 10-14, емкостного фильтра 6 и конденсатора 15. К одному из входов блока питания разряда последовательно с резистором 1 включен диодный мост 2, в диагональ которого включен регулирующий элемент - транзистор 3(т.о. регулирующий элемент включен до разделительного трансформатора, т.е. с низкопотенциальной стороны). Последовательно с диодным мостом включена первичная обмотка 4, другой выход которой соединен с другим входом блока питания разряда. К вторичной обмотке трансформатора 4 подключен выпрямитель 5, на выходе которого находится емкостной фильтр 6. Положительный выход которого соединен с катодом, а отрицательный - с анодом разрядной камеры плазменного источника электронов. Параллельно резистору 1 включен переключатель 7 с двумя парами входных и одной парой выходных контактов. К одной из входных пар контактовподключается датчик тока пучка (ДТП - на чертеже не показан). На другую пару входных контактов переключателя 7 подключен резистор 1. Начальное положение переключателя 7 - сигнал от ДТП . К выходной паре контактов переключателя 7 подключен выпрямитель 8, причем один из выходов выпрямителя подключен к одному входу сравнивающего элемента СЭ, к другому выходу выпрямителя 8 подключен зависимый многопозиционный переключатель 9. Последовательно с каждой позицией переключателя включен переменный резистор (10-13), другие выходы каждой позиции переключателя соединены с подвижным выводом соответствующего резистора и объединены в общую точку, которая соединена со вторым входом СЭ. Параллельно выходу СЭ включены последовательно соединенные переменный резистор 14 и конденсатор 15, подвижный контакт резистора 14 соединен с усилителем сигнала рассогласования 16, выход которого соединен с базой транзистора 3. 3 25392006.02.28 Работает блок питания разряда следующим образом. До включения блока питания разряда на плазменный источник электронов должно быть подано ускоряющее напряжение. Переключатель 7 должен быть в положении , на переключателе 9 позиция А должна быть замкнута. Для работы БПР на него должно быть подано сетевое напряжение 220 В. В начальный момент времени разряд в ПИЭЛ отсутствует, поэтому сигнал с датчика тока пучка на сравнивающий элемент не поступает, транзистор 3 открыт полностью и на первичной обмотке трансформатора 4 полное сетевое напряжение, которое затем повышается трансформатором 4 до 900 В, выпрямляется в выпрямителе 5 и через емкостной фильтр 6 поступает на разрядную камеру ПИЭЛ. Величина напряжения, подаваемого на разрядную камеру ПИЭЛ, обусловлена конструкцией плазменного источника и выбрана для гарантированного поджига разряда. После зажигания разряда в ПИЭЛ формируется электронный пучок. На выходе датчика тока пучка появляется сигнал, величина которого пропорциональна величине тока пучка (особенность схемы датчика тока пучка), который через выпрямитель 8 поступает в сравнивающий элемент, где сравнивается с опорным сигналом, поступающим в сравнивающий элемент через резистор 10. Сигнал рассогласования, сформированный СЭ и усиленный в 15, прикрывает транзистор 3, в результате чего уменьшается величина напряжения на первичной обмотке 4, напряжение горения разряда,снижая ток разряда и, как следствие (ток пучка линейно пропорционален току разряда),ток пучка до минимального значения, величина которого определяется технологическими требованиями, а задается величиной резистора 10. После формирования минимального тока пучка осуществляется выбор вида стабилизируемого рабочего параметра - тока пучка или тока разряда, путем выбора положения переключателя 7. В случае режима стабилизации тока пучка 7 остается в исходном положении , для режима стабилизации тока разряда он должен быть переведен в положение , датчиком тока разряда при этом служит резистор 1, величина падения напряжения на котором пропорциональна току разряда. Затем, в соответствии с выбранным диапазоном изменения величины рабочего параметра (тока разряда или тока пучка), замыкается одна из позиций переключателя 9 - В,С или(каждый из резисторов 11-13, формирует опорный сигнал для задания величины тока пучка/разряда. Эти величины выбраны в соответствии с технологическими требованиями). После замыкания одного из переключателей по сигналу рассогласования СЭ усиленного усилителем осуществляется плавное (плавность обеспечивается наличием цепочки 14-15, необходима для избегания резких бросков тока) открывание транзистора 3, т.е. плавного увеличения величин напряжения на первичной обмотке 4, напряжение горения разряда, увеличивая ток разряда и, как следствие, ток пучка до значения, величина которого определяется технологическими требованиями, а задается величиной соответствующего резистора в каждой позиции переключателя 9. При появлении дестабилизирующих факторов изменяется величина тока соответствующего датчика, вызывая соответствующее изменение величины открывания транзистора 3, т.е. тока разряда и, как следствие тока пучка. Использование в предлагаемой полезной модели в качестве регулирующего элемента транзистора, а не электронной лампы обеспечивает снижение массогабаритных параметров блока питания разряда, потребляемой мощности, упрощение конструкции высоковольтного разделительного трансформатора. Размещение регулирующего элемента с низкопотенциальной стороны трансформатора позволяет повысить надежность блока питания при пробоях вакуумной изоляции ПИЭЛ. Возможность раздельной стабилизации - тока разряда от тока пучка за счет использования двух каналов обратной связи, и применения транзистора в качестве регулирующего элемента с низкопотенциальной стороны позволяет упростить настройку ПИЭЛ. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.