RU2661344C2 - Radio transmitter high voltage power supply device - Google Patents

Radio transmitter high voltage power supply device Download PDF

Info

Publication number
RU2661344C2
RU2661344C2 RU2016152252A RU2016152252A RU2661344C2 RU 2661344 C2 RU2661344 C2 RU 2661344C2 RU 2016152252 A RU2016152252 A RU 2016152252A RU 2016152252 A RU2016152252 A RU 2016152252A RU 2661344 C2 RU2661344 C2 RU 2661344C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
inputs
voltage
outputs
Prior art date
Application number
RU2016152252A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016152252A (en
RU2016152252A3 (en
Inventor
Семён Александрович Волков
Алексей Михайлович Гончаренко
Владимир Григорьевич Костиков
Руслан Владимирович Костиков
Геннадий Михайлович Патрин
Павел Сергеевич Стрельников
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн воздушно-космической обороны "Алмаз-Антей"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Концерн воздушно-космической обороны "Алмаз-Антей" filed Critical Акционерное общество "Концерн воздушно-космической обороны "Алмаз-Антей"
Priority to RU2016152252A priority Critical patent/RU2661344C2/en
Priority to PCT/RU2017/000359 priority patent/WO2018124928A1/en
Publication of RU2016152252A publication Critical patent/RU2016152252A/en
Publication of RU2016152252A3 publication Critical patent/RU2016152252A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2661344C2 publication Critical patent/RU2661344C2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
    • H03K3/57—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback the switching device being a semiconductor device
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to devices for converting electric energy of a direct current, in particular to the power supply devices of the radio transmitter provided with an output microwave device, such as a magnetron, a TWT klystron, a BWT, and others. High-voltage power supply device of the radio transmitter contains an output microwave device, a DC power supply source, a key unit, a control device, power supply of control circuits, current sensor and N electric power conversion devices, each of which contains a bridge resonant converter, high-frequency transformer, rectifier and filter, in addition, capacitive storage, high voltage pulse transformer and N-1 current sensors, wherein the current sensor is connected to each of the electric power conversion devices and one of its outputs is connected to one of the control inputs of the bridge resonant converter of the same electric power conversion device, and in each bridge resonant converter are additionally introduced: a two-stroke inverter, an inverter control device, a voltage sensor, a bridge converter current sensor, a choke, a capacitor and a multiplier, the first input of the multiplier connected to the third terminal of the voltage sensor, and the second input of the multiplying unit is connected to the third terminal of the current sensor of the bridge resonant converter, the third terminal of the multiplier connected to the first input of the adder. Output of the adder is connected in series with the integrator, comparator, R-input of the RS-flip-flop, S-input of which is connected to the clock output and counting input of the counting flip-flop, and the output of the RS-flip-flop is connected to the first inputs of the two logic elements AND. Paraphase outputs of the counting flip-flop are connected to the second inputs of two AND gates whose outputs are connected to the corresponding inputs of the push-pull inverter. Power output of the key block, interwinding screens of high-frequency transformers and second filter terminals of the first and second electric power conversion devices, and the second filter leads of the other electrical power conversion devices are connected to the winding screens of the high-frequency transformers included in the same electrical energy conversion devices, and with the first outputs of previous devices for converting electrical energy.
EFFECT: increase in stability and decrease in the level of harmonic components in the Doppler frequency range of the output voltage.
1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройствам преобразования электрической энергии постоянного тока и может быть использовано, в частности, в качестве устройства электропитания радиопередатчика с выходным СВЧ-прибором в составе мобильной техники.The present invention relates to a device for converting electrical energy to direct current and can be used, in particular, as a power supply device for a radio transmitter with an output microwave device as part of mobile equipment.

Известен высоковольтный источник электропитания (смотри описание к патенту РФ на полезную модель №54549, МПК7: Н02М 7/02, В23К 15/02, авторы Матвеев К.Д., Федотов В.А., Русанов В.В., Семенов В.Д., опубл. 10.07.2006), который содержит последовательно соединенные мостовой выпрямитель, импульсный преобразователь со схемой управления, фильтр, инвертор со схемой управления, блок ограничения тока со схемой управления, трансформаторно-выпрямительный блок, систему управления, два датчика напряжения, датчик тока, блок обратной связи.A high-voltage power supply is known (see the description of the RF patent for utility model No. 544549, IPC7: Н02М 7/02, В23К 15/02, authors Matveev KD, Fedotov VA, Rusanov VV, Semenov V. D., published July 10, 2006), which contains a bridge rectifier connected in series, a pulse converter with a control circuit, a filter, an inverter with a control circuit, a current limiting unit with a control circuit, a rectifier-rectifier unit, a control system, two voltage sensors, a sensor current feedback block.

Известный высоковольтный источник электропитания имеет следующие недостатки:Known high-voltage power supply has the following disadvantages:

- неприемлемо высокие для СВЧ-прибора радиопередатчика уровни гармонических составляющих выходного напряжения высоковольтного источника электропитания в связи с тем, что с выхода инвертора на вход трансформаторно-выпрямительного блока поступает напряжение прямоугольной формы с крутыми фронтом и срезом, в результате чего минимальный достижимый уровень гармонических составляющих в доплеровском диапазоне частот выходного напряжения высоковольтного источника электропитания на два порядка превышает допустимое значение для входного напряжения СВЧ-прибора;- unacceptably high levels for the microwave transmitter of the radio transmitter of the harmonic components of the output voltage of the high-voltage power supply due to the fact that the output of the inverter at the input of the transformer-rectifier unit receives rectangular voltage with a steep front and a slice, resulting in the minimum achievable level of harmonic components in the Doppler frequency range of the output voltage of the high-voltage power supply is two orders of magnitude higher than the permissible value for the input apryazheniya microwave device;

- регулирующий импульсный преобразователь понижающего типа работает в однотактном режиме и является низкочастотным по сравнению с двухтактным нерегулирующим инвертором повышенной частоты, что определяет низкую стабильность выходного напряжения высоковольтного источника электропитания, не отвечающую требованиям к входному напряжению СВЧ-прибора радиопередатчика.- a step-down regulating pulse converter operates in a single-cycle mode and is low-frequency compared to a push-pull non-regulating inverter of increased frequency, which determines the low stability of the output voltage of a high-voltage power supply that does not meet the requirements for the input voltage of a microwave transmitter of a radio transmitter.

Наиболее близким по назначению и технической сущности решением, выбранным в качестве прототипа, является высоковольтная система электропитания (варианты) и электронный ключ для нее (смотри описание к патенту РФ на полезную модель №58002, МПК: Н05В 7/18, H01J 37/304, опубл. 27.10.2006, авторы Казанцев В.И., Хижняков П.М, Сергеев В.Г. и другие), содержащая силовой источник электропитания, схему управления, датчики тока и напряжения, блок защитных ключей, источник электропитания управляющих схем. В состав силового источника электропитания входят источник электроснабжения, один или несколько каналов преобразования электроэнергии, каждый из которых содержит мостовой резонансный преобразователь, высокочастотный трансформатор, выпрямитель и фильтр. Выходы фильтров могут быть соединены последовательно или параллельно с помощью схемы сложения. Данная полезная модель, как и заявляемая, относится к высоковольтным системам электропитания СВЧ-приборов, которая обеспечивает защиту подключаемой к ней нагрузки от воздействия заданных токов и напряжений, превышающих допустимые значения при аварийных режимах работы.The closest to the purpose and technical nature of the solution, selected as a prototype, is a high-voltage power supply system (options) and an electronic key for it (see the description of the patent of the Russian Federation for utility model No. 58002, IPC: Н05В 7/18, H01J 37/304, published on 10.27.2006, authors Kazantsev V.I., Khizhnyakov P.M., Sergeev V.G. and others), containing a power supply, a control circuit, current and voltage sensors, a block of protective keys, a power supply for control circuits. The power supply includes a power supply, one or more electric power conversion channels, each of which contains a bridge resonant converter, a high-frequency transformer, a rectifier, and a filter. The filter outputs can be connected in series or in parallel using an addition circuit. This utility model, as claimed, relates to high-voltage power supply systems for microwave devices, which protects the load connected to it from the effects of predetermined currents and voltages that exceed the permissible values during emergency operation.

Недостатком данной полезной модели является невозможность получения низких значений нестабильностей и гармонических составляющих выходных напряжений как отдельных каналов, так и всей высоковольтной системы электропитания из-за использования одной системы управления для нескольких последовательно соединенных по выходу каналов преобразования электроэнергии, поскольку последние имеют различные характеристики входящих в них компонентов, различные распределенные параметры схем и, как следствие, различные параметры резонансных контуров, что делает невозможным использовать это устройство для электропитания СВЧ-прибора в составе радиопередатчика.The disadvantage of this utility model is the impossibility of obtaining low instabilities and harmonic components of the output voltages of both individual channels and the entire high-voltage power supply system due to the use of one control system for several power conversion channels connected in series at the output, since the latter have different characteristics included in them components, various distributed parameters of the circuits and, as a result, various parameters of the resonant cont moat, making it impossible to use this device for the power supply of the microwave device as part of a radio transmitter.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения, заключается в повышении стабильности и снижении уровня гармонических составляющих выходного напряжения высоковольтного устройства электропитания. Технический результат достигается за счет того, что высоковольтное устройство электропитания радиопередатчика снабжено выходным СВЧ-прибором и содержит источник электроснабжения постоянного тока, блок ключей, устройство управления, источник электропитания управляющих схем, один датчик тока и N устройств преобразования электрической энергии. Каждое из устройств преобразования электрической энергии содержит последовательно соединенные мостовой резонансный преобразователь с первым и вторым входами, высокочастотный трансформатор, выпрямитель и фильтр. При этом первые и вторые входы устройств преобразования электрической энергии соединены с первым и вторым выходами источника электроснабжения постоянного тока. В высоковольтное устройство электропитания радиопередатчика дополнительно введены емкостный накопитель, импульсный высоковольтный трансформатор и (N-1) датчиков тока, при этом датчик тока введен в каждое из устройств преобразования электрической энергии, вход каждого датчика тока соединен с первым выходом фильтра этого же устройства преобразования электрической энергии, а первый выход датчика тока соединен с третьим входом резонансного преобразователя этого же устройства преобразования электрической энергии, при этом емкостный накопитель первым выводом соединен с корпусом системы, а вторым выводом одновременно соединен со вторым выходом датчика тока N-гo устройства преобразования электрической энергии и с одним концом первичной обмотки импульсного высоковольтного трансформатора, другой конец которой соединен с силовым входом блока ключей, а вторичная обмотка импульсного высоковольтного трансформатора одним концом соединена с первым входом СВЧ-прибора радиопередатчика, а другим концом соединена с корпусом устройства и межобмоточным экраном импульсного высоковольтного трансформатора, при этом на второй вход СВЧ-прибора радиопередатчика подается сигнал управления переключателем частот, а на первый и второй входы устройства управления блоком ключей подаются соответственно сигналы управления непрерывным и импульсным режимами работы блока ключей, причем третий вход устройства управления блоком ключей соединен с выходом источника электропитания управляющих схем, а выход устройства управления блоком ключей соединен с первым входом блока ключей, на второй и до (N-1) входы которого подаются напряжения с первых выходов соответствующих устройств преобразования электрической энергии, при этом первым и вторым входами устройств преобразования электрической энергии являются соответственно первый и второй входы входящих в них мостовых резонансных преобразователей, а выходами устройств преобразования электрической энергии - вторые выходы входящих в них датчиков тока, при этом в каждый мостовой резонансный преобразователь дополнительно введены: двухтактный инвертор, устройство управления инвертором, датчик напряжения, датчик тока мостового преобразователя, дроссель, конденсатор и первый блок умножения, причем выходы конденсатора, являющиеся также и выходами мостового резонансного преобразователя, соединены с соответствующими входами высокочастотного трансформатора, причем датчик тока мостового преобразователя своим первым вводом соединен с первым выходом двухтактного инвертора, а своим вторым выводом соединен с первым выводом датчика напряжения и первым выводом дросселя резонансного контура, второй вывод которого соединен с первыми выводами конденсатора резонансного контура и первичной обмотки высокочастотного трансформатора, второй вывод которой соединен соответственно со вторым выводом датчика напряжения и со вторым выводом двухтактного инвертора, третий и четвертый выводы которого являются соответственно первым и вторым входами мостового резонансного преобразователя, причем первый вход первого блока умножения соединен с третьим выводом датчика напряжения, а второй вход первого блока умножения соединен с третьим выводом датчика тока мостового резонансного преобразователя, при этом третий вывод первого блока умножения соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, первым входом соединенного с источником эталонного напряжения, а вторым входом - с выходом датчика тока своего устройства преобразования электрической энергии, при этом выход сумматора последовательно соединен с интегратором, компаратором, R-входом RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом тактового генератора и счетным входом триггера, а выход RS-триггера соединен с первыми входами первого и второго логических элементов И, причем парафазные выходы счетного триггера соединены со вторыми входами первого и второго логических элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами двухтактного инвертора, при этом с корпусом системы соединены силовой выход блока ключей и межобмоточные экраны высокочастотных трансформаторов и вторые выводы фильтров первого и второго устройств преобразования электрической энергии, а вторые выводы фильтров остальных устройств преобразования электрической энергии соединены с межобмоточными экранами трансформаторов, входящих в те же устройства преобразования электрической энергии, и одновременно с первыми выходами предыдущих устройств преобразования электрической энергии.The technical result achieved by using the present invention is to increase stability and reduce the level of harmonic components of the output voltage of the high-voltage power supply device. The technical result is achieved due to the fact that the high-voltage power supply device of the radio transmitter is equipped with a microwave output device and contains a direct current power supply, a key block, a control unit, a control power supply, one current sensor and N electric energy conversion devices. Each of the electric energy conversion devices comprises a series-connected bridge resonant converter with first and second inputs, a high-frequency transformer, a rectifier, and a filter. In this case, the first and second inputs of the electric energy conversion devices are connected to the first and second outputs of the DC power supply. A capacitive storage device, a pulsed high-voltage transformer and (N-1) current sensors are additionally introduced into the high-voltage power supply device of the radio transmitter, while a current sensor is introduced into each of the electric energy conversion devices, the input of each current sensor is connected to the first output of the filter of the same electric energy conversion device and the first output of the current sensor is connected to the third input of the resonant converter of the same device for converting electrical energy, while the capacitive the feeder is connected to the system case by the first output, and the second output is simultaneously connected to the second output of the N-th current sensor of the electric energy conversion device and to one end of the primary winding of the pulse high-voltage transformer, the other end of which is connected to the power input of the key block, and the secondary winding of the pulse high-voltage one end of the transformer is connected to the first input of the microwave device of the radio transmitter, and the other end is connected to the device body and the inter-winding screen of the pulsed high a voltage transformer, while the frequency switch control signal is supplied to the second input of the microwave device of the radio transmitter, and the control signals of the continuous and pulse modes of operation of the key block are respectively supplied to the first and second inputs of the key block control device, the third input of the key block control device being connected to the output the power supply of the control circuits, and the output of the control unit of the key block is connected to the first input of the key block, to the second and up to (N-1) inputs of which are supplied from the first outputs of the corresponding electric energy conversion devices, the first and second inputs of the electric energy conversion devices are, respectively, the first and second inputs of the bridge resonant converters included in them, and the outputs of the electric energy conversion devices are the second outputs of the current sensors included in them, while each bridge resonant converter additionally includes: push-pull inverter, inverter control device, voltage sensor, current sensor a bridge converter, a choke, a capacitor and a first multiplication unit, the capacitor outputs being also the outputs of the bridge resonant converter connected to the corresponding inputs of the high-frequency transformer, the current sensor of the bridge converter being connected to the first output of the push-pull inverter by its first input and connected to its second output with the first terminal of the voltage sensor and the first terminal of the resonant circuit inductor, the second terminal of which is connected to the first terminals of the capacitor resonant circuit and primary winding of a high-frequency transformer, the second output of which is connected respectively to the second output of the voltage sensor and to the second output of the push-pull inverter, the third and fourth outputs of which are respectively the first and second inputs of the bridge resonant converter, the first input of the first multiplication unit connected to the third output a voltage sensor, and the second input of the first multiplication unit is connected to the third output of the current sensor of the bridge resonant converter, when the third output of the first multiplication unit is connected to the first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the second multiplication unit, the first input connected to the source of the reference voltage, and the second input to the output of the current sensor of its electric energy conversion device, while the output of the adder is connected in series with an integrator, comparator, R-input of the RS-trigger, the S-input of which is connected to the output of the clock generator and the counting input of the trigger, and the output of the RS-trigger is connected to the first inputs of the first and of the logical elements AND, the paraphase outputs of the counting trigger connected to the second inputs of the first and second logical elements AND, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the push-pull inverter, while the power output of the key block and the inter-winding screens of high-frequency transformers and the second outputs of the filters of the first are connected to the system case and a second device for converting electrical energy, and the second conclusions of the filters of the remaining devices for converting electrical energy are connected with inter ochnymi transformers screens belonging to the same electric power conversion apparatus, and simultaneously the first output of the previous electric power conversion devices.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где представлена функциональная схема высоковольтного устройства электропитания радиопередатчика для мобильной техники.The invention is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of a high-voltage device for powering a radio transmitter for mobile equipment.

Высоковольтное устройство электропитания радиопередатчика снабжено выходным СВЧ-прибором. Оно содержит источник электроснабжения постоянного тока 1, N устройств преобразования электрической энергии 2, каждое из которых содержит мостовой резонансный преобразователь 3 с первым и вторым входами, к выходу которого подключены последовательно соединенные высокочастотный трансформатор 4, выпрямитель 5 и фильтр 6, датчик тока 7, блок ключей 8 с транзисторами 9, устройство управления блоком ключей 10 с четырьмя входами и одним выходом. На первый и второй входы устройства управления 10 подаются сигналы управления непрерывным (СУНР) и импульсным (СУИР) режимами работы соответственно, третий вход соединен с выходом источника электропитания управляющих схем 11. Между силовым входом блока ключей 8 и первым выходом устройства преобразования электрической энергии 2N включена первичная обмотка импульсного высоковольтного трансформатора 12, вторичная обмотка которого подключена к первому входу СВЧ-прибора 13. Первый выход устройства 21 соединен с четвертым входом устройства управления 10, выход которого подключен к первому входу блока ключей 8, второй вход которого соединен с первым выходом устройства преобразования электрической энергии 22, a N-1 вход соединен с первым выходом устройства преобразования электрической энергии 2N-1. В качестве СВЧ-прибора на фигуре показан магнетрон, на второй вход которого подается сигнал управления переключателем частот СУПЧ. Высокочастотные трансформаторы 4 выполнены с межобмоточными экранами, которые соединены со вторыми выходами соответствующих устройств преобразования электрической энергии 2.The high-voltage power supply device of the radio transmitter is equipped with an output microwave device. It contains a DC power supply 1, N devices for converting electrical energy 2, each of which contains a bridge resonant converter 3 with first and second inputs, the output of which is connected in series to a high-frequency transformer 4, rectifier 5 and filter 6, current sensor 7, block keys 8 with transistors 9, the control unit of the key block 10 with four inputs and one output. The first and second inputs of the control device 10 are supplied with control signals for continuous (SUNR) and pulsed (SUIR) modes of operation, respectively, the third input is connected to the output of the power source of the control circuits 11. Between the power input of the key block 8 and the first output of the electric energy conversion device 2 N the primary winding of the pulse high-voltage transformer 12 is turned on, the secondary winding of which is connected to the first input of the microwave device 13. The first output of the device 21 is connected to the fourth input of the control device Lenia 10, whose output is connected to the first input key unit 8, a second input coupled to the first output of the electric power conversion apparatus 2 2, a N-1 input coupled to the first output of the electric power conversion apparatus 2 N-1. As a microwave device, the figure shows a magnetron, to the second input of which a control signal of the frequency control switch is supplied. High-frequency transformers 4 are made with winding shields that are connected to the second outputs of the respective electric energy conversion devices 2.

Мостовой резонансный преобразователь 3 содержит двухтактный инвертор 14 и устройство 15 управления им, а также подсоединенные к выходу инвертора 14 датчик напряжения 16 и последовательно соединенные датчик тока 17, дроссель 18 и конденсатор 19 резонансного контура, выходы которого являются выходами мостового резонансного преобразователя 3, первый блок 20 умножения, входами соединенный с выходами датчика напряжения 16 и датчика тока 17, а выходом - с первым входом сумматора 21, второй блок умножения 22, входами соединенный с выходами датчика тока 7 и источника эталонного напряжения 23, а выходом - со вторым входом сумматора 21, выход которого соединен со входом интегратора 24, компаратор 25, вход которого соединен с выходом интегратора 24, а выход - с R-входом RS-триггера 26, к S-входу которого подключен выход тактового генератора 27 и вход счетного триггера 28, а выход RS-триггера подключен к первым входам первого 29 и второго 30 логических элементов И, парафазные выходы счетного триггера 28 соединены со вторыми входами первого 29 и второго 30 логических элементов И, выходы которых подключены к соответствующим управляющим входам двухтактного инвертора 14. К выходу устройства преобразования электрической энергии 2N подключен емкостный накопитель 31.The bridge resonant converter 3 contains a push-pull inverter 14 and its control device 15, as well as a voltage sensor 16 connected to the output of the inverter 14 and a current sensor 17 connected in series, a choke 18 and a resonant circuit capacitor 19, the outputs of which are the outputs of the bridge resonant converter 3, the first block 20 multiplication, the inputs connected to the outputs of the voltage sensor 16 and the current sensor 17, and the output to the first input of the adder 21, the second multiplication unit 22, the inputs connected to the outputs of the current sensor 7 and and of the reference voltage 23, and the output - with the second input of the adder 21, the output of which is connected to the input of the integrator 24, a comparator 25, the input of which is connected to the output of the integrator 24, and the output - with the R-input of the RS-flip-flop 26, to the S-input of which the output of the clock generator 27 and the input of the counting trigger 28 are connected, and the output of the RS-trigger is connected to the first inputs of the first 29 and second 30 logic gates And, the paraphase outputs of the counting trigger 28 are connected to the second inputs of the first 29 and second 30 logic gates And, the outputs of which are connected to match the control inputs of the push-pull inverter 14. A capacitive storage 31 is connected to the output of the electric energy conversion device 2N.

Высоковольтное устройство электропитания радиопередатчика работает следующим образом.The high-voltage power supply device of the radio transmitter operates as follows.

При подаче выходного напряжения источника электроснабжения постоянного тока 1 на входы устройств преобразования электрической энергии 2 на всех выходах последних появляются напряжения, которые приводят в состояние готовности к коммутации ключи 9 блока 8 и к заряду накопителя 31. По сигналу управления СУНР или СУИР на первый вход блока ключей 8 поступает сигнал, открывающий ключ 9 и приводящий к протеканию тока через первичную обмотку импульсного трансформатора 12, на вторичной обмотке которого индуцируется высоковольтное напряжение, переводящее в открытое состояние СВЧ-прибор. Перевод СВЧ-прибора в закрытое состояние осуществляется прекращением подачи сигнала СУНР или СУИР на устройство управления 10.When the output voltage of the DC power supply source 1 is supplied to the inputs of the electric energy conversion devices 2, voltages appear on all the outputs of the latter, which make the keys 9 of block 8 ready for switching and to the charge of the drive 31. By the control signal of the СУНР or СУИР to the first input keys 8 receives a signal that opens the key 9 and leads to the flow of current through the primary winding of the pulse transformer 12, on the secondary winding of which a high voltage is induced, Microwave device open. The transfer of the microwave device into the closed state is carried out by stopping the supply of the SUNR or SUIR signal to the control device 10.

Мостовой резонансный преобразователь 3 функционирует следующим образом.The bridge resonant transducer 3 operates as follows.

При подаче импульса тактового генератора 27 на S-вход RS-триггера 26 последний переключается в состояние высокого логического уровня и с парафазных выходов счетного триггера 28 подаются управляющие сигналы поочередно на вход первого 29 или второго 30 логического элемента И, выходные сигналы которых открывают поочередно коммутирующие компоненты двухтактного инвертора 14, в результате чего в выходной цепи его начинает протекать ток, который вызывает появление сигналов от датчика тока 17 и от датчика напряжения 16. Эти сигналы подаются на входы первого блока умножения 20, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный выходной мощности инвертора 14 и имеющий полярность, противоположную полярности полученного от второго блока умножения 22 сигнала, который является результатом умножения сигналов от датчика тока 7 и источника эталонного напряжения 23. Сигналы от первого 20 и второго 22 блоков умножения подаются на входы сумматора 21, с выхода которого сигнал поступает на вход последовательной цепи «интегратор 24 -компаратор 25 - RS-триггер 26». Поступление тактовых импульсов на вход управления коммутирующими компонентами инвертора 14 вызывает появление напряжения на его выходе, причем напряжение на выходе интегратора 24 пропорционально поступившему на вход управления сигналу с выхода второго блока 22 умножения. При этом емкость интегратора 24 начинает разряжаться и напряжение на его выходе начинает снижаться. При полном разряде емкости интегратора срабатывает компаратор 25 и выдает сигнал на R-вход RS-триггера 26 для перевода его в состояние низкого логического уровня, в результате чего на выходе инвертора 14 формируется спад рабочего импульса.When applying a pulse of the clock generator 27 to the S-input of the RS-flip-flop 26, the latter switches to a high logic level and from the paraphase outputs of the counting flip-flop 28, control signals are supplied alternately to the input of the first 29 or second 30 of the logic element And, the output signals of which open alternately switching components push-pull inverter 14, as a result of which a current begins to flow in the output circuit, which causes the appearance of signals from the current sensor 17 and from the voltage sensor 16. These signals are fed to the inputs of the multiplication unit 20, at the output of which a signal is generated proportional to the output power of the inverter 14 and having a polarity opposite to the polarity of the signal received from the second unit of multiplication 22, which is the result of multiplying the signals from the current sensor 7 and the reference voltage source 23. The signals from the first 20 and second 22 blocks of multiplication are fed to the inputs of the adder 21, the output of which the signal is fed to the input of the serial circuit "integrator 24 -comparator 25 - RS-trigger 26". The arrival of clock pulses at the control input of the switching components of the inverter 14 causes the voltage at its output to appear, and the voltage at the output of the integrator 24 is proportional to the signal received at the control input from the output of the second multiplication unit 22. In this case, the capacity of the integrator 24 begins to discharge and the voltage at its output begins to decrease. When the integrator’s capacity is completely discharged, the comparator 25 is triggered and gives a signal to the R-input of the RS-flip-flop 26 to put it in a low logic level, as a result of which a working pulse drops at the output of the inverter 14.

Положительный эффект при работе мостового резонансного преобразователя заключается в том, что интегратор сравнивает вольт-амперные характеристики двух сигналов, благодаря чему улучшается стабилизация выходного напряжения высоковольтной системы электропитания. С одной стороны, выходной сигнал первого блока умножения характеризует выходную мощность инвертора, с другой стороны, выходной сигнал второго блока умножения характеризует входную мощность СВЧ-прибора и учитывает нестабильности, которые вносятся трансформатором 4, выпрямителем 5 и фильтром 6. Одновременно учитываются пульсации напряжения, вызванные ограниченной рабочей частотой инвертора. При передаче мощности, определяемой одновременно выходными напряжением и током инвертора 14, резонансный контур, содержащий дроссель 18 и конденсатор 19, не вносит фазовых сдвигов в отличие от схемы с отдельными обратными связями по напряжению или току. Это позволяет повысить коэффициент передачи цепи обратной связи при сохранении устойчивой работы системы регулирования, что используется для снижения уровня пульсаций напряжения. Следовательно, при изменении мощности, потребляемой СВЧ-прибором, обеспечивается стабилизация высоковольтного напряжения на его входе с низким уровнем гармонических составляющих.The positive effect during the operation of the bridge resonant converter is that the integrator compares the current-voltage characteristics of the two signals, thereby improving the stabilization of the output voltage of the high-voltage power supply system. On the one hand, the output signal of the first multiplication unit characterizes the output power of the inverter, on the other hand, the output signal of the second multiplication unit characterizes the input power of the microwave device and takes into account the instabilities introduced by the transformer 4, rectifier 5 and filter 6. At the same time, the voltage ripples caused by limited inverter operating frequency. When transmitting power, determined simultaneously by the output voltage and current of the inverter 14, the resonant circuit containing the inductor 18 and the capacitor 19 does not introduce phase shifts in contrast to the circuit with separate feedbacks on voltage or current. This allows you to increase the transmission coefficient of the feedback circuit while maintaining the stable operation of the control system, which is used to reduce the level of voltage ripple. Therefore, when changing the power consumed by the microwave device, stabilization of the high voltage voltage at its input with a low level of harmonic components is provided.

В качестве источника электроснабжения постоянного тока 1 используется батарея аккумуляторов (ионисторов), благодаря чему входное напряжение устройств преобразования электрической энергии 2 и источника электропитания управляющих схем 11 имеет уровень пульсаций и гармонических составляющих значительно ниже по сравнению с напряжением выпрямленного тока от сетевого источника электроснабжения в прототипе.As a source of DC power supply 1, a battery of accumulators (ionistors) is used, due to which the input voltage of the electric energy conversion devices 2 and the power supply of control circuits 11 has a ripple and harmonic component level significantly lower than the voltage of the rectified current from the mains power supply in the prototype.

Промышленная реализация предложенного изобретения сложностей не представляет.Industrial implementation of the proposed invention is not difficult.

Claims (1)

Высоковольтное устройство электропитания радиопередатчика, снабженное выходным СВЧ-прибором, содержащее источник электроснабжения постоянного тока, блок ключей, устройство управления, источник электропитания управляющих схем, один датчик тока и N устройств преобразования электрической энергии, каждое из которых содержит последовательно соединенные мостовой резонансный преобразователь с первым и вторым входами, высокочастотный трансформатор, выпрямитель и фильтр, при этом первые и вторые входы устройств преобразования электрической энергии соединены с первым и вторым выходами источника электроснабжения постоянного тока, отличающееся тем, что в высоковольтное устройство электропитания радиопередатчика дополнительно введены емкостный накопитель, импульсный высоковольтный трансформатор и (N-1) датчиков тока, при этом датчик тока введен в каждое из устройств преобразования электрической энергии, вход каждого датчика тока соединен с первым выходом фильтра этого же устройства преобразования электрической энергии, а первый выход датчика тока соединен с третьим входом резонансного преобразователя этого же устройства преобразования электрической энергии, причем емкостный накопитель первым выводом соединен с корпусом устройства, а вторым выводом одновременно соединен со вторым выходом датчика тока N-гo устройства преобразования электрической энергии и с одним концом первичной обмотки импульсного высоковольтного трансформатора, другой конец которой соединен с силовым входом блока ключей, а вторичная обмотка трансформатора одним концом соединена с первым входом СВЧ-прибора радиопередатчика, а другим концом соединена с корпусом устройства и межобмоточным экраном трансформатора, при этом на второй вход СВЧ-прибора радиопередатчика подается сигнал управления переключателем частот, а устройством управления блока ключей является устройство управления, на первый и второй входы которого подаются соответственно сигналы управления непрерывным и импульсным режимами работы блока ключей, причем третий вход устройства управления соединен с выходом источника электропитания управляющих схем, а выход устройства управления соединен с первым входом блока ключей, на второй и до (N-1) входы которого подаются напряжения с первых выходов соответствующих устройств преобразования электрической энергии, при этом первым и вторым входами устройств преобразования электрической энергии являются соответственно первый и второй входы входящих в них мостовых резонансных преобразователей, а выходами устройств преобразования электрической энергии - вторые выходы входящих в них датчиков тока, при этом в каждый мостовой резонансный преобразователь дополнительно введены: двухтактный инвертор, устройство управления инвертором, датчик напряжения, датчик тока мостового преобразователя, дроссель, конденсатор и первый блок умножения, причем выходы конденсатора, являющиеся также и выходами мостового резонансного преобразователя, соединены с соответствующими входами высокочастотного трансформатора, причем датчик тока мостового преобразователя своим первым выводом соединен с первым выходом двухтактного инвертора, а своим вторым выводом соединен с первым выводом датчика напряжения и первым выводом дросселя, второй вывод которого соединен с первыми выводами конденсатора и первичной обмотки трансформатора, второй вывод которой соединен соответственно со вторым выводом датчика напряжения и со вторым выводом двухтактного инвертора, третий и четвертый выводы которого являются соответственно первым и вторым входами мостового резонансного преобразователя, причем первый вход первого блока умножения соединен с третьим выводом датчика напряжения, а второй вход первого блока умножения соединен с третьим выводом датчика тока мостового резонансного преобразователя, при этом третий вывод первого блока умножения соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, первым входом соединенного с источником эталонного напряжения, а вторым входом - с выходом датчика тока своего устройства преобразования электрической энергии, при этом выход сумматора последовательно соединен с интегратором, компаратором, R-входом RS- триггера, S-вход которого соединен с выходом тактового генератора и счетным входом триггера, а выход RS-триггера соединен с первыми входами первого и второго логических элементов И, причем парафазные выходы счетного триггера соединены со вторыми входами первого и второго логических элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами двухтактного инвертора, при этом с корпусом устройства соединены силовой выход блока ключей и межобмоточные экраны высокочастотных трансформаторов и вторые выводы фильтров первого и второго устройств преобразования электрической энергии, а вторые выводы фильтров остальных устройств преобразования электрической энергии соединены с межобмоточными экранами трансформаторов, входящих в те же устройства преобразования электрической энергии, и одновременно с первыми выходами предыдущих устройств преобразования электрической энергии.A high-voltage power supply device of a radio transmitter equipped with an output microwave device, containing a direct current power supply, a key block, a control device, a control power supply, one current sensor and N electric energy conversion devices, each of which contains a bridge resonant converter in series with the first and second inputs, a high-frequency transformer, a rectifier and a filter, while the first and second inputs of electrical conversion devices of energy are connected to the first and second outputs of a DC power supply, characterized in that a capacitive storage device, a pulsed high-voltage transformer and (N-1) current sensors are additionally introduced into the high-voltage power supply of the radio transmitter, and a current sensor is introduced into each of the electric conversion devices energy, the input of each current sensor is connected to the first output of the filter of the same electric energy conversion device, and the first output of the current sensor is connected to the third input ohm of the resonant converter of the same electric energy conversion device, the capacitive storage device being connected to the device case by the first output and connected to the second output of the current sensor of the N-th electric energy conversion device and to one end of the primary winding of the pulse high-voltage transformer, the other end of which is the first output connected to the power input of the key block, and the secondary winding of the transformer at one end is connected to the first input of the microwave device of the radio transmitter, etc. the other end is connected to the device case and the transformer winding screen, while the second input of the microwave device of the radio transmitter is supplied with the control signal of the frequency switch, and the control unit of the key block is the control device, the first and second inputs of which are supplied with control signals for continuous and pulse operation block of keys, and the third input of the control device is connected to the output of the power source of the control circuits, and the output of the control device is connected to the input of the key block, to the second and up to (N-1) inputs of which voltage is supplied from the first outputs of the corresponding electric energy conversion devices, the first and second inputs of the electric energy conversion devices are, respectively, the first and second inputs of the bridge resonant converters included in them, and the outputs of the electric energy conversion devices are the second outputs of the current sensors included in them, while in each bridge resonant converter, the following are additionally introduced: push-pull an inverter, an inverter control device, a voltage sensor, a current sensor of a bridge converter, a choke, a capacitor and a first multiplication unit, the capacitor outputs being also the outputs of a bridge resonant converter connected to the corresponding inputs of a high-frequency transformer, and the current sensor of the bridge converter is connected with its first output with the first output of the push-pull inverter, and its second output connected to the first output of the voltage sensor and the first output of the inductor, the second output which is connected to the first terminals of the capacitor and the primary winding of the transformer, the second terminal of which is connected respectively to the second terminal of the voltage sensor and to the second terminal of the push-pull inverter, the third and fourth terminals of which are respectively the first and second inputs of the bridge resonant converter, wherein the first input of the first multiplication unit is connected with the third output of the voltage sensor, and the second input of the first multiplication unit is connected to the third output of the current sensor of the bridge resonant transform device, while the third output of the first multiplication unit is connected to the first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the second multiplication unit, the first input connected to a reference voltage source, and the second input to the output of the current sensor of its electric energy conversion device, while the output the adder is connected in series with the integrator, comparator, R-input of the RS-trigger, the S-input of which is connected to the output of the clock generator and the counting input of the trigger, and the output of the RS-trigger is connected to the first inputs and the first and second logical elements AND, and the paraphase outputs of the counting trigger are connected to the second inputs of the first and second logic elements AND, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the push-pull inverter, while the power output of the key block and the inter-winding screens of high-frequency transformers are connected to the device’s case the conclusions of the filters of the first and second electric energy conversion devices, and the second conclusions of the filters of the remaining electric energy conversion devices inens with winding screens of transformers included in the same electrical energy conversion devices, and simultaneously with the first outputs of previous electric energy conversion devices.
RU2016152252A 2016-12-29 2016-12-29 Radio transmitter high voltage power supply device RU2661344C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152252A RU2661344C2 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Radio transmitter high voltage power supply device
PCT/RU2017/000359 WO2018124928A1 (en) 2016-12-29 2017-05-26 High-voltage device for powering a radio transmitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152252A RU2661344C2 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Radio transmitter high voltage power supply device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016152252A RU2016152252A (en) 2018-07-02
RU2016152252A3 RU2016152252A3 (en) 2018-07-02
RU2661344C2 true RU2661344C2 (en) 2018-07-16

Family

ID=62710255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016152252A RU2661344C2 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Radio transmitter high voltage power supply device

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2661344C2 (en)
WO (1) WO2018124928A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU225241U1 (en) * 2023-12-19 2024-04-16 Владимир Григорьевич Костиков Mechatronic device for switching on a high-voltage electrovacuum microwave device of a radar radio transmitter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU58002U1 (en) * 2006-05-05 2006-10-27 Виктор Иванович Казанцев HIGH-VOLTAGE POWER SYSTEM (OPTIONS) AND ELECTRONIC KEY FOR IT
RU2315387C1 (en) * 2006-05-05 2008-01-20 Виктор Иванович Казанцев High-voltage power supply system (alternatives) and relevant electronic switch
JP2008103781A (en) * 2006-10-17 2008-05-01 Nec Corp Digital fpu transmitter, and shf signal output control method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE9604814D0 (en) * 1996-12-20 1996-12-20 Scanditronix Medical Ab Power modulator
SE0401780D0 (en) * 2004-07-02 2004-07-02 Scandinova Ab Protection circuit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU58002U1 (en) * 2006-05-05 2006-10-27 Виктор Иванович Казанцев HIGH-VOLTAGE POWER SYSTEM (OPTIONS) AND ELECTRONIC KEY FOR IT
RU2315387C1 (en) * 2006-05-05 2008-01-20 Виктор Иванович Казанцев High-voltage power supply system (alternatives) and relevant electronic switch
JP2008103781A (en) * 2006-10-17 2008-05-01 Nec Corp Digital fpu transmitter, and shf signal output control method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU225241U1 (en) * 2023-12-19 2024-04-16 Владимир Григорьевич Костиков Mechatronic device for switching on a high-voltage electrovacuum microwave device of a radar radio transmitter

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016152252A (en) 2018-07-02
WO2018124928A1 (en) 2018-07-05
RU2016152252A3 (en) 2018-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10135343B2 (en) Load responsive jitter
US7903435B2 (en) Switching controller having switching frequency hopping for power converter
TW201145778A (en) Active-clamp circuit for quasi-resonant flyback power converter
TWI575861B (en) Unidirectional isolated multi-level dc-dc converter and method thereof
TWI469520B (en) A power saving circuit for pwm circuit
Khanna et al. New tunable piezoelectric transformers and their application in DC–DC converters
US20160049858A1 (en) Lc resonant converter using phase shift switching method
Yang et al. Dynamic modeling and analysis of constant on time variable frequency one-cycle control for switched-capacitor converters
RU2661344C2 (en) Radio transmitter high voltage power supply device
KR100995914B1 (en) Switch mode power supply for reducing standby power
RU2647700C1 (en) Variable amplitude pulse generator
RU2601437C1 (en) Charging device of capacitive energy storage
Burkin et al. A device for forming a stepwise-decreasing current for charging a capacitive energy storage
RU176540U1 (en) LED LIGHT SUPPLY POWER SUPPLY
RU2459342C1 (en) Resonant converter of dc voltage into dc and ac and method to control its output voltage
RU158535U1 (en) CONSTANT VOLTAGE CONVERTER TO CONSTANT
RU2510862C1 (en) Stabilised quasiresonent converter
RU110569U1 (en) HIGH VOLTAGE STABILIZED POWER SUPPLY FOR PULSE LOAD
Wu et al. A direct AC-AC Single-Inductor Multiple-Output (SIMO) converter for Multi-Coil wireless power transfer applications
Palanisamy et al. A study on Transformer less full bridge inverter for ozone generator
Tseng et al. High voltage generator using boost/flyback hybrid converter for stun gun applications
RU2040105C1 (en) A c converter for power supply of inductor
Muralidharan et al. Interleaved synchronous buck converter with high conversion ratio and voltage regulation
RU2637491C1 (en) Power source of transmit-receive module
RU128801U1 (en) DC SOURCE PULSE ACTION