CS196896B1

CS196896B1 - Source of the d.c. voltage

Info

Publication number: CS196896B1
Application number: CS875177A
Authority: CS
Inventors: Lubor Mozny
Original assignee: Lubor Mozny
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1980-04-30

Description

Vynález se týká zdroje stejnosměrného napětí řešeného pomocí elektronických obvodů.The present invention relates to a DC voltage source provided by electronic circuits.

Nejčastěji bývají zdroje stejnosměrného napětí řešeny na principu elektronického stabilizátoru se smyčkou záporné zpětné vazby, přiměřené složitosti podle nároku na stabilitu výstupního napětí, přítomnost střídavých zbytkových napětí, rozsah řízení výstupního napětí, odebíraný výkon a rychlost nastavení, Všeobecně platí, že výkonové členy stabilizačního řetězu musí být konstruovány pro napětí přibližně rovná výstupnímu napětí zdroje. Proto lze pro malá napětí zdroje řádově 100 V užít polovodičů, pro napětí vyšší pak elektronek. Užití elektronek, převážně s plovoucím napájením katody, komplikuje však konstrukci a navíc je v rozporu se současným stavem techniky, založeným na spolehlivosti polovodičových součástek a miniaturizaci. Proto se v případech, kdy je požadované výstupní napětí zdroje vyšší, řadově 1 až 10 kV užívá tzv. měničů stejnosměrného napětí, u kterých se za užití polovodičové techniky převádí malé stejnosměrné napětí na střídavé, transformuje nahoru, opět usměrní a vyhladí. Nevýhodou měničů stejnosměrného napětí je pomalá reakce regulační smyčky při přechodových jevech₍ případně pomalá odezva výstupního napětí při změnách nastave2 ní. Další problém vzniká při požadavku na nízký podíl střídavého zbytkového napětí na výstupu zdroje, neboť vede ke zvětšení kondenzátorů vyhlazovacího filtru a tím i k zvětšení časové konstanty odezvy.The most common sources of DC voltage are based on the principle of electronic stabilizer with a loop of negative feedback, reasonable complexity according to the demand for output voltage stability, the presence of alternating residual voltages, output voltage control range, power drawn and setting speed. be designed for a voltage approximately equal to the output voltage of the source. Therefore, semiconductors can be used for low voltage sources of the order of 100 V, and tubes for higher voltages. However, the use of vacuum tubes, mostly with floating cathode power supply, complicates the design and moreover contradicts the current state of the art based on the reliability of semiconductor devices and miniaturization. Therefore, in cases where the required output voltage of the source is higher, in the order of 1 to 10 kV, so-called DC converters are used, in which using a semiconductor technique low DC voltage is converted to AC, transformed up, rectified and smoothed again. The disadvantage of DC converters is slow reaction of control loop during transients ₍ eventually slow response of output voltage when setting changes). Another problem arises when the requirement for a low proportion of AC residual voltage on the output of the source is increased. response constants.

Tyto nevýhody odstraňuje zdroj stejnosměrného napětí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že mezi výstupní svorku stejnosměrného zesilovače a výstupní svorku zdroje je zapojen pomocný zdroj stejnosměrného napětí, galvanicky oddělený od nulové svorky soustavy, tvořený usměrňovačem s vyhlazovacími členy a oddělovacím transformátorem připojený ke zdroji střídavého napětí. Pro vyšší napětí, než je možné získat z výstupu stejnosměrného zesilovače, je vložen v sérii s jeho výstupem zdroj napětí měničového typu, přičemž způsob řízení měniče zajišťuje, aby pomocný zdroj poskytoval právě takové napětí, aby stejnosměrný zesilovač zůstal v oboru lineární regulace. Způsob řízení pak spočívá v tom, že stejnosměrná složka výstupního napětí stejnosměrného zesilovače řídí přímo velikost výstupního napětí pomocného zdroje měničového typu.These disadvantages are overcome by the DC voltage source according to the invention, which consists in connecting an auxiliary DC voltage source, galvanically separated from the neutral terminal of the system, consisting of a rectifier with smoothing elements and an isolating transformer connected to the source between the DC amplifier output terminal and the source output terminal. AC voltage. For higher voltages than can be obtained from the output of a DC amplifier, an inverter-type voltage source is inserted in series with its output, and the drive control method ensures that the auxiliary source provides just such voltage that the DC amplifier remains in the linear control field. The method of control then consists in that the DC component of the output voltage of the DC amplifier directly controls the output voltage of the converter-type auxiliary power supply.

Výhoda vynálezu je především v tom, že u zdrojů stejnosměrného napětí, neřešitelných dosud pomocí polovodičové techniky, lze dosahovat stejných parametrů, jako u zdrojů s nižším výstupním napětím, kdeThe advantage of the invention is in particular that in the case of sources of DC voltage not yet solved by means of semiconductor technology, the same parameters can be achieved as in sources with lower output voltage, where

196 896196 896

196 896 vlastnosti polovodičů umožňují ještě konvenční konstrukci elektronického' stabilizátoru stejnosměrného napětí se smyčkou záporné zpětné vazby. Přitom odpadá užití elektronek. Zbytkové zvlnění na výstupu zdroje lze s použitím vynálezu potlačit na hodnoty 10^-4 raž ΙΟ⁷ dílu výstupního napětí i při velmi malém kondenzátoru ve vyhlazovacím filtru měniče. Tím je umožněno dosahovat vysokých rychlostí přestavení výstupního napětí, což má zásadní význam pro realizaci programovaných průběhů s výstupním napětím řadově 1 až 10 kV.196 896 semiconductor properties allow for a conventional design of an electronic DC voltage stabilizer with a negative feedback loop. The use of vacuum tubes is no longer necessary. Using the invention, the residual ripple at the source output can be suppressed to values of 10 ^-4 caliber dílu ⁷ parts of the output voltage even with a very small capacitor in the smoothing filter of the inverter. This makes it possible to achieve high output voltage adjustment speeds, which is essential for the realization of programmed waveforms with an output voltage of 1 to 10 kV.

Na připojeném výkresu je schematicky znázorněno uspořádání podle vynálezu, kde 1 je nulová svorka soustavy, 2 napěťová výstupní svorka zdroje, 3 stejnosměrný zesilovač, 4 nulová svorka stejnosměrného zesilovače, 5 svorka pro odebírání vzorku výstupního napětí, 6 svorka pro přivedení referenčního napětí, 7 výstupní svorka stejnosměrného zesilovače, 8 usměrňovač s vyhlazovacími členy, 9 oddělovací transformátor, 10 řízený zdroj střídavého napětí. V soustavě stejnosměrného zesilovače 3 se srovnává upravený vzorek napětí výstupu zdroje s referenčním napětím, přivedeným na svorku 6, přičemž napětí na svorce 7 se vlivem negativní zpětné vazby okruhu samo-The attached drawing schematically illustrates an arrangement according to the invention, wherein 1 is a system zero terminal, 2 a voltage output terminal of the power supply, 3 a DC amplifier, 4 a DC amplifier terminal, 5 a terminal for sampling the output voltage, 6 a terminal for applying the reference voltage, 7 output DC amplifier terminal, 8 rectifier with smoothing elements, 9 isolation transformer, 10 controlled AC power supply. In the DC amplifier system 3, the adjusted output voltage sample is compared with the reference voltage applied to terminal 6, while the voltage at terminal 7 is affected by the negative feedback of the circuit

Claims

SUBJECT

A DC power supply whose output is between the neutral terminal and the voltage terminal, consisting of a DC terminal with a neutral terminal, an output voltage sampling terminal, a reference voltage supply terminal, and an output terminal, characterized in that it effectively adjusts so to establish a balance between the sample and the reference voltage. At the same time, as the voltage at terminal 7 increases, the output voltage of the AC power supply 10 and hence the additional voltage of the rectifier 8 are added in series to the voltage of terminal 7. A new equilibrium is set. the part of the source output voltage and the voltage at the DC amplifier terminal 7 are set to the value needed to control the AC source. Small variations in the output voltage, including the AC component of the rectifier output 8, are quickly compensated by the DC amplifier 3. Large variations in the output voltage, e.g. when the reference voltage is changed, are compensated by increasing the output voltage of the controlled AC power source with the rectifier.

The DC voltage source according to the invention allows the construction of highly stable and accurate DC voltage sources with a high degree of ripple suppression, low internal resistance up to tens of kV from zero controllable operating exclusively using semiconductors. At the same time, it allows the principle of fast output voltage programming by simply changing the reference voltage.

OF THE INVENTION (7) and an output terminal of the source (2) is connected to an auxiliary DC voltage source, galvanically separated from the system neutral terminal (1j), consisting of a rectifier with smoothing elements (8j) and an isolation transformer (9) connected to the AC voltage source (10).