CS222717B1

CS222717B1 - Zapojení pro násobení stejnosměrného napětí primárního zdroje pomocí spínacího prvku připojeného sériově k zátěži

Info

Publication number: CS222717B1
Application number: CS833380A
Authority: CS
Inventors: Jiri Jiskra
Original assignee: Jiri Jiskra
Priority date: 1980-12-01
Filing date: 1980-12-01
Publication date: 1983-07-29

Abstract

Zapojení pno násobení stejnosměrného napětí primárního zdroje pomocí spínacího prvku připojeného sériově k zátěži. Zapojení se uplatní v oborech, kde je třeba získat z primárního stejnosměrného zdroje několikanásobně vyšší napětí, zejména řádu 10 až 100 kV. Toto získané napětí umožňuje zapálení elektrického výboje v plynech. Vysoké napětí se získává sčítáním napětí na pomocných kondenzátorech, které jsiou spojovány do série se zdrojem napětí pomocí řízeného spínacího prvku.

Description

Předmětem vynálezu je zapojení pro násobení stejnosměrného napětí primárního zdroje pomocí spínacího prvku připojeného sériově k zátěži, tvořené zejména výbojovou trubicí plynového laseru.

V praxi se někdy vyskytuje potřeba získání stejnosměrného napětí několikanásobně vyššího, než má zdroj tohoto napětí, který je k dispozici. Tento problém lze řešit různými způsoby, například, že pomocí astabilního obvodu nebo oscilátoru se získá střídavé napětí, které se zvýší transformátorem, usměrní se a vyhladí filtračním členem. Dosavadní způsob získání stejnosměrného napětí, několikanásobně vyššího· než má zdroj stejnosměrného napětí, který je k dispozici, předpokládá poměrně složité a nákladné zařízení.

Podstata zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že jedním pólem uzemněný primární zdroj stejnosměrného napětí je druhým pólem spojen přes odpor s první výstupní svorkou a paralelně s odporem přes zátěž s druhou výstupní svorkou. Na tyto svorky je napojena alespoň jedna komora se spínacím prvkem tak, že první výstupní svorka je přímo spojena s první vstupní svorkou koncovky a druhá výstupní sborka je přímio spojena s druhou vstupní svorkou koncovky. Vstupní svorka koncovky je jednak spojena přes odpor a oddělovací diodu se zemí a jednak je spojena přes pomocnou diodu se spínacím prvkem, který js druhým pólem uzemněn. První vstupní svorka, koncovky je spojena pres koncovou diodu jednak se spínacím prvkem a jednak přes kondenzátor s druhou vstupní svorkou koncovky. Mezi výstupní svorky a vstupní svorky koncovky lze zapojit libovolný počet čtyřpólů. Každý čtyřpól obsahuje první diodu, která je spojena s první vstupní svorkou čtyřpólu a druhým pólem je spojena jednak s první výstupní svorkou a jednak přes kondenzátor s druhou vstupní svorkou, která je spojena přes druhou diodu s druhou výstupní svorkou a obě výstupní svorky jsou přemostěny spojovacím prvkem.

Vyšší účinek zapojení podle vynálezu se projevuje především v tom, že umožňuje získávat několikanásobně vyšší stejnosměrné napětí z primárního zdroje pomocí struktury kondezátorů, oddělovacích diod, spojovacích prvků, odporů a spínacího prvku, bez potřeby transformátorů nebo indukčností; zařízení vytvořené podle tohoto zapojení vyniká nízkou hmotností a vysokou účinností.

Na přiloženém výkresu je schematicky znázorněno zapojení podle vynálezu. Primární zdroj stejnosměrného napětí 3 je jedním pólem uzemněn, druhý pól je připojen pres odpor 5 k první výstupní svorce A_o* a současně přes zátěž 1 ke druhé výstupní svorce B₀‘, Na tyto výstupní svorky A„‘, B_o* je napojena koncovka Y tak, že první výstupní svorka A_o* je spojena s první vstupní svorkou A koncovky Y a druhá výstupní svorka B_o* je spojena s druhou vstupní svorkou B koncovky Y. Druhá vstupní svorka B koncovky Y je jednak přes odpor 12 a oddělovací diodu 13 spojena se zemí a jednak je spojena přes pomocnou diodu 9 se spínacím prvkem 2, který je druhým pólem uzemněn. První vstupní svorka A koncovky Y je spojena přes koncovou diodu 10 jednak se spínacím prvkem 2 a jednak přes kondenzátor 11 s druhou vstupní svůrkou B koncovky Y.

Mezi výstupní svorky A₀‘, B₀‘ a vstupní svorky A, 8 koncovky Y lze zapojit libovolný počet čtyřpólů Xi až X_n tak, že první výstupní svprka A₀‘ je spojena s první vstupní svorkou Ai čtyřpólu Xjt a druhá výstupní svorka B_o* js spojena s druhou vstupní svorkou Bi čtyřpólu Xi. Výstupní svorky Ai‘, Bl* čtyřpólu Xi jsou spojeny se vstupními svorkami čtyřpólu Xž, přičemž výstupní svorky A_n', B_n‘ jsou spojeny se vstupními svorkami A, B koncovky Y. Každý čtyřpól obsahuje první diodu 6, kterou je spojena první vstupní svorka čtyřpólu A,i s první výstupní svorkou čtyřpólu Ai* a druhou diodou 8, kteriou je spojena druhá vstupní svorka čtyřpólu Bi s druhou výstupní svorkou čtyřpólu Bi* a dále je druhá vstupní svorka Bi přes kondenzátor 4 spojena s první výstupní svorkou Ai* a obě výstupní svorky Ai‘, Bi* jsou přemostěny spojovacím prvkem 7.

Zapojení pracuje tak, že v klidové poloze, kdy je spínací prvek 2 rozepnut, dojde k nabití kondenzátorů 4, 11 přes odpor 5, oddělovací diody 6, 8, 19 a odpor 12 a diodu 13 na napětí primárního zdroje 3. Ve druhé fázi sepnutí spínacího prvku 2 se provede sériové propojení nabitých kondenzátorů 4, 11 a zátěže 1 a primárního zdroje přes spojovací prvek 7. Na zátěži 1 pak vznikne napětí, které je rovno n + 2násobku napětí primárního zdroje 3, kde n je počet čtyřpólů, přičemž oddělovací diody 6, 8, 10, 13 brání nežádoucímu vybíjení kondenzátorů 4, 11 přes spojovací prvky 7 a odpor 12.

K jednomu spínacímu prvku 2 lze připojit paralelně libovolný počet koncovek Y, včetně libovolného počtu čtyřpólů a zátěží.

Uvedené zapojení vytváří vlastně na zátěži po krátkou dobu znásobené stejnosměrné napětí. Tato dioba je dána časovou konstantou vybíjení kondenzátorů přes zátěž a spojovací prvky. Tvoří-li zátěž kondenzátor o velké kapacitě a provádíme-li opakovaně spínání a rozpínání spínacího prvku velkou frekvencí, pak se nám tento kondenzátor nabije na n + 2násobek primárního stejnosměrného napětí a může nám sloužit jako zdroj napětí.

Konkrétně lze dále použít výše uvedeného způsobu násobení stejnosměrného napětí v případě zapalování a ovládání elektrického výboje ve výbojových trubicích, speciálně u plynových laserů. Plynové lasery jsiou napájeny ze zdrojů vysokého napětí řádu desítek až stovek kV. Zapalovací napětí výboje je podstatně vyšší, než napětí, které se na výhoji ustálí po zapálení výboje. Aby docházelo k zaručenému zapálení výboje při opakovaném zapínání laseru, používaly se zatím různé pomocné měkké zdroje vysokého napětí řazené do série s hlavním zdrojem vysokého napětí. Při ovládání výbojové trubice podle vynálezu tvoří zátěž výbojová trubice plynového laseru a spínací prvek je vysokonapětová elektronka. Spojovací prvek může být odpor nebo jiskřiště nebo· řízené jiskřiště nebo tyristor. Napětí vysokonapěťového zdroje může být nižší, než je zápalné napětí trubice. Při sepnutí VN elektronky vznikne na elektrodách výbojově trubice krátký puls několikanásobku napětí VN zdroje, který způsobí zapálení výboje.

Uvedené zapojení umožňuje také ovládání několika výbojových trubic pomocí jedné VN elektronky, případně ovládání soustavy paralelních výbojů u tak zvaných příčně buzených systémů plynových laserů. Přitom každá výbojová trubice musí mít vlastní koncovku Y a příslušný počet čtyřpólů.

Spínací prvek může být tvořen VN elektronkou, tranzistorem, tyristorem, tyratronem nebo řízeným jiskřištěm. Spojovací prvek může být tvořen odporem, jiskřištěm, řízeným jiskřištěm, tyristorem, tyratronem nebo VN elektronkou.

Claims

předmEt

1. Zapojení pro násobení stejnosměrného napětí primárního zdroje pomocí spínacího prvku připojeného sériově k zátěži, vyznačené tím, že jedním pólem uzemněný primární zdroj (3) stejnosměrného napětí je druhým pólem spojen přes odpor (5) s první výstupní svorkou (Á₀‘) a paralelně s odporem (5) přes zátěž (1) s druhou výstupní svorkou (B₀‘), na které je napojena alespoň jedna koncovka (Y) se spínacím prvkem (2), přičemž první výstupní svorka (A₀‘) je přímo spojena s první vstupní svorkou (A) koncovky (Y) a druhá výstupní svorka (B₀‘j je přímo spojena s druhou vstupní svorkou *(B) koncovky (Y), která je jednak přes odpor (12) a oddělovací diodu (13) spojena se zemí a jednak je spojena přes pomocnou diodu (9) se spínacím

VYNÁLEZU prvkem (2), který je druhým pólem uzemněn a dále první vstupní svorka (A) koncovky (Y) je spojena přes koncovou diodu (10) jednak se spínacím prvkem (2) a jednak přes kondenzátor (11) s druhou vstupní svorkou (B) koncovky (Y).
2. Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že mezi výstupní svorky (A„‘, B₀‘) a vstupní svorky (A, B) koncovky (Y) je zapojen alespoň jeden čtyřpól (Xi), obsahující první diodu (6), která je spojena s první vstupní svorkou (Ai) čtyřpólu (Xi) a druhým pólem jednak s první výstupní svorkou (Ai‘j a jednak přes kondenzátor (4j s druhou vstupní svorkou (Bi), která je spojena přes druhou diodu (8) s druhou výstupní svorkou (Bi‘) a obě výstupní svorky (Ai‘j, (ΒΓ) jsou přemostěny spojovacím prvkem (7).