CS222718B1 - Zapojení pro násobení stejnosměrného napětí primárního zdroje pomoci spínacího prvku připojeného paralelně k zátěži - Google Patents

Abstract

Zapojení pro násobení stejnosměrného napětí primárního zdroje pomocí spínacího prvku připojeného paralelně 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 jsou spojovány do· série se zdrojem napětí pomocí řízeného spínacího prvku

Description

Zapojení pro násobení stejnosměrného napětí primárního zdroje pomocí spínacího prvku připojeného paralelně 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 jsou spojovány do· série se zdrojem napětí pomocí řízeného spínacího prvku.

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

V praxi se někdy vyskytuje potřeba získání stejnosměrného napětí několikanásobně vyššího, než má zdr-oj 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 způsoby 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 první spojovací prvek s druhou výstupní svorkou, n.a které je napojena alespoň jedna koncovka a spínací prvek, kdy první výstupní svorka je přímo spojena s první vstupní svorkou koncovky a druhá výstupní svorka je přímo spojena se spínacím prvkem a druhou vstupní svorkou koncovky, která je přes kondenzátor spojena jednak s diodou, která je dále spojena s první vstupní svorkou koncovky a jednak se zátěží, která je druhým pólem uzemněna. Mezi výstupní svorky a vstupní svorky koncovky lze zapojit libovolný počet čtyřpólů. Každý čtyřpól obsahuje první diodu, která je spojena s první vstupní svorkou čtyřpólů 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 kondenzátorů, oddělovacích diod, spojovacích prvků, odporů a spínacího prvku, bez potřeby transformátorů nebo indukčností; zařízení vytvořené podle tohoto zapojení vyniká nízkou hmotností i účinností.

Na přiloženém výkresu je schematicky znázorněno zapojení podle vynálezu. Primární zdroj stejnosměrného napětí 3 je jedním pólem uzemněn, druhý pól je připojen přes odpor 5 k první výstupní svorce A_o‘ a současně přes první spojovací prvek 9 ke druhé výstupní svorce B₀‘. Tyto výstupní svorky A₀‘, B₀‘ jsou připojeny ke koncovce Y a spínacímu prvku 2 tak, že první výstupnnsvorka A₀‘ je přímo spojena s první vstupní svorkou A koncovky Y a druhá výstupní svorka B₀‘ je přímo spojena se spínacím prvkem 2 a druhou vstupní svorkou B koncovky Y. Druhá vstupní svorka B koncovky

Y je pres kondenzátor 11 spojena jednak s diodou 10, která je dále spojena s první vstupní svorkou A koncovky Y a jednak se zátěží 1, která je druhým pólem uzemněna. Mezi výstupní svorky A₀‘, B₀‘ a vstupní svorky A, B koncovky Y lze zapojit libovolný počet čtyřpólů Xi až X_n tak, že první výstupní svokra A₀‘ je spojena s první vstupní svorkou Ai čtyřpólů Xi a druhá výstupní svorka B₀‘ je spojena s druhou vstupní svorkou Pi čtyřpólů Xi. Výstupní svorky AT, Bi‘„, čtyřpólů Xi jsou spojeny se vstupními svorkami čtyřpólů X2, přičemž výstupní svorky A_n‘, B„‘ čtyřpólů X_n jsou spojeny se vstupními svorkami A, B koncovky Y. Každý čtyřpól obsahuje první diodu 6, kterou je spojena první vstupní svorka čtyřpólů Ai s první výstupní svorkou AT a druhou diodou 8, kterou je spojena druhá vstupní svorka čtyřpóiu 8i s druhou výstupní svorkou čtyřpólu BT a dále je druhá vstupní svorka Bl přes kondenzátor 4 spojena s první výstupní svorkou Ai* a obě výstupní svorky AT, BT jsou přemostěny spojovacím prvkem 7. K jednomu spínacími prvku 2 lze připojit paralelně libovolný počet koncovek Y.

Zapojení pracuje tak, že v klidové poloze, kdy je spínací prvek 2 sepnut, dojde k nabití kondenzátorů 4, 11 pres odpor 5, oddělovací diody 6, 8, 10 a spínací prvek 2 na napětí primárního stejnosměrného zdroje 3. Ve druhé fázi rozepnutím spínacího prvku 2 provedeme sériové propojení nabitých kondenzátorů 4, 11 a primárního zdroje přes spojovací prvky 7, 9. 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 brání nežádoucímu vybíjení kondenzátorů 4, 11 přes spojovací prvky 7, 9. l Uvedené zapojení vytváří vlastně na zátěži po krátkou dobu znásobené stejnosměrné napětí. Tato doba je dána časovou konstantou vybíjení kondenzátorů přes zátěž. Tvofí-li zátěž kondenzátoru 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 použít výše uvedených způsobů násobení stejnosměrného napětí v případě zapalování a ovládání elektrického výboje ve výbojových trubicích, speciálně u plynových laserů. Plynové lasery jsou napájeny ze zdrojů vysokého napětí rádu desítek až stovek kV. Zapalovací napětí výboje je podstatně vyšší, než napětí, které se na výboji ustálí po zapálení. 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 výbojové trubice plynového laseru a spínací prvek je vysokonapěťová elektronka. Spojovací prvek může být buď odpor, nebo jisikřiště nebo řízené jiskřiště, nebo tyristor. Napětí vysokonapě ťové ho primárního zdroje může být nižší, než je zápalné napětí trubice. Při rozepnutí VN elektronky vznikne na elekrodě výbojové 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 tzv. příčně buzených systémů plynových laserů. Přitom každá výbojová trubice musí mít vlastní koncovku Y.

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

Claims (2)

1. PŘEDMET

   i. Zapojení pro násobení stejnosměrného napětí primárního zdroje pomocí spínacího prvku připojeného' paralelně k zátěži, vyznačené tím, že jedním pólem uzemněný primární zdroj (3) stejnosměrného napětí je druhým pólem spojen přes odpor (5) s první výstupní svorkou (A₀‘) a paralelně s odporem (5) přes první spojovací prvek (9) s druhou výstupní svorkou {B_o‘), na které je napojena alespoň jedna koncovka (Y) a spínací prvek (2), kdy první výstupní svorka (A₀‘) je přímo spojena s první vstupní svorkou (A) koncovky (Y) a druhá výstupní svorka (B₀‘j je přímo spojena se spínacím prvkem (2) a druhou vstupní svorkou (Bj koncovky (Y), která je přes konVYNÁLEZU denzátor (11) spojena jednak s diodou (10), která je dále spojena s první vstupní svorkou (A) koncovky (Y) a jednak se zátěží (1), která je druhým pólem uzemněna.
2. 2. Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že mezi výstupní svorky (A₀‘), (B₀‘j a vstupní svorky (A, Bj koncovky (Y) je zapojen alespoň jeden čtyřpól (Xij, obsahující první diodu (6j, která je spojena s první vstupní svorkou čtyřpólu (Aij a druhým pólem je spojena jednak s první výstupní svorkou (Ai‘j a jednak přes kondenzátor (4) s druhou vstupní svorkou (Bij, která je spojena přes druhou diodu (8) s druhou výstupní svtorkon (Bij a obě výstupní svorky jsou přemostěny spojovacím prvkem (7).