RU8547U1 - Генератор импульсов высокого напряжения - Google Patents

Abstract

Генератор импульсов высокого напряжения, содержащий высоковольтный импульсный трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с нагрузкой, например рентгеновской трубкой, а первичная обмотка одним концом подключена к общей точке соединения накопительной емкости с положительным выводом источника питания, другим концом через коммутирующий элемент и другой конец накопительной емкости подключена к отрицательному выводу источника питания, отличающийся тем, что в него дополнительно введено устройство для формирования управляющих импульсов, состоящее из первого и второго таймера, последовательно соединенных друг с другом, и сумматора, один вход которого соединен с выходом второго таймера, другой вход соединен с входом первого таймера и с выводом источника запускающих импульсов, а выход сумматора подключен к управляющему электроду коммутирующего элемента.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к высоковольтной импульсной технике1в частности к генераторам импульсов высокого напряжениями может быть использована для получения мощных импульсов на нагрузке например на рентгеновской трубке

При проектировании различных электронных схем с импульсными трансформаторами особу проблему составляет Форма выходного импульса на нагрузке В случае трансформирования прямоугольных импульсов искаженияIвносимые импульсным трансформатором возникают как на фронтах так м на вершине выходных импульсов.В ряде случаев наиболее важными являются искажения а именно выброс напряжения на вершине переднего Фронта выходного импульсаВо время выброса рабочее напряжение на нагрузке в частности на рентгеновской трубке теоретически может возрасти на совершенно недопустимо при эксплуатации рентгеновских трубок к ряда других нагрузок а также накладывает дополнительные требования по увеличению запаса электрической прочности вторичной обмотки импульсного трансформатора

Известен высоковольтный Формирователь импульсов содержащий импульсный трансформатор к первичной обмотке которого присоединена схема формирования импульсов а на выводе вторичной обмотки создаются импульсы высснсого напряжения«которые передаются в нагрузку 1) Такой формирователь обеспечивает получение на нагрузке мощных прямоугольных импульсов с допустимой неравномерностью вершины - Однако для решения этой задачи в формирователе образована дополнительная параллельная иепь путем присоединения электронной лампы к дополнительном третичной обмотке импульсного трансформатора что значительно усложняет конструкцию приводит к дополнительным потерям и снижению К1ШНаиболее близким по технической сущности предполагаемой пополезной модели и выбранный нами в качестве прототипа является генератор импульсов выссясого напряжения содержащий источник питания накопительную емкость импульсный трансформатор коммутирующий элемент щину управлзиощих импульсов и нагрузку,в качестве которой использована рентгеновская трубка 2}напряжения с достаточно высокой временной стабильностью на вершине -Однако эта задача также решена путем введения в известный генератор достаточно сложных по своей схемотехнике и конструктивному выполнению элементов таких как дополнительный источник питания т емкостной накопитель« 6локинг-генераторт источник опорного напряженияfусилитель«конденсатор м что приводит к снижению надежности устройства усложнению конструкцииiувеличению потерь и соответственно к снижеии КПЩЦелью предлагаеиого технического решения является упрощение конструкцииfповышение надежности и КЦД генератора импульсов высокого напряжения при одновременном снижении неравномерности вершины формируемых импульсовУказанная цель достигается введением в генератор импульсов высокого напряженияtсодержаший высоковольтный импульсный трансФорматор «вторичная обмотка которого соединена с нагрузкой,например « рентгеновской а первичная обмотка одним концом подключена к овтцей точке соединения накопительной емкости и положительного вывода источника питания другим концом через коммутирующий элемент и другой конец накопительной емкости- к отрицательному выводу источника питания дополнительно устройства для формирований У11равл5испцих импульсов состоящего из первого и второго таймеров 1последовательно соединенных друг с другом и сумматора один вход которого соединен с выходом второго таймера другой вход соединен с входом первого таймера и с выводом источника запускаюших импульсов а выход сумматора подключен к управляющему электроду кониутирующего злеиентаСушность полезной модели поясняется чертежами где на Фиг-1 представлен один из вариантов выполнения генератора импульсов высокого напряжения а на Фиг-2 - временные диаграммы формируемых импульсов

Генератор импульсов высокого напряжения (Фиг -1)содержит высоковольтный импульсный трансформатор Tp-l с первичной обмоткой 2 и вторичной обмоткой 3 нагруженной на рентгеновскую труёку 4- Первичная овмотка 2 одним концом соединена с обшей точкой соединения одной из обкладснс накопительной емкости 5 и положительного вывода 6 источника питания-Другой конец первичной обмотки 2 соединен с коллектором К силового ключа 7,эмиттер Э которого подключен к обшей точке соединения другой обкладки накопительной емкости и отрицательного вывода 8 источника питанияГенератор содержит также устройство формирования управляющих импульсов 9 включающее первый таймер 1О последовательно соединенный со вторым таймером сумматор 12- Вход первого таймера 1О и один из входов сумматора 12 соединены между собой и подключены к выводу 13 источника запускаюцнх импульсов (не показан)- Другой вход сумматора 12 соединен с выходом второго таймера 11 а выход

- 2 супнатора 12 подключен к затвору ( управл$иои|ену электроду )3 силового ключа.Силовой ключ 7 Фирны SIEMENS BSM 3OOGA 12OD изготовлен по технологии ХСВТ Гериания

Опыт проектирования инпульоных трансформаторов показываетт что достаточную для инженерных целей точность дают расчеты,произведенные по упрощенный эквивалентный схенап,приведенным к цепяи второго порядка, включающий в севя паразитные параметры нагрузки и самого импульсного трансформатора-СП

Je7

Эквивалентная схема импульсного трансформатора

где: LS - индуктивность рассеяния импульсного трансформатора,

Cs - распределенная емкость (вторичной обмотки импульсного трансформатора,высоковольтного ка6еля,нагрузки), приведенная к первичной обмотке, RH - сопротивление нагрузки , Rr - внутреннее сопротивление источника питания, силового

ключа и подводящих проводов

Выходное напряжение IJ2 на нагрузке Рн определяется выражением ( 1):

u,{t)У- i( d

Выражение (1) характеризует Форму выходного импульса U2(t) через коэФФиииент затухания О , учитывающий всевозможные соотношения параметров I2r,,Cs 2}:

xyz/g.f/.) f2)

в выражении (2)

LS и Cs - конструктивные параметры,зависящие от конструкторских реализаций принятых схемных решений и технических требований, предъявляемых к нагрузке.

Рн-эквивалентная нагрусяка,величина,заданная техническим заданием

Rr-внутреннее сопротивление,которое состоит из сопротивления подводящих проводов,источника питания,силового ключа,а также добавочного активного сопротивления, внесение которого в приндипиальную схему позволяет существенно изменить Форму верщины вы- 3

с

ходного инпульса-Однако наличие добавочного резистора при мощности на нагрузке порядка 1ОкВт и выше приводит к нежелательным последствиям (большая рассеиваемая мошность на йен до 3-5 кВТ в импульсе)

В предлагаемой конструкторской реализаиии добавочное сопротивление создается внутренним сопротивлением силового ключаv работающего а ключевом режиме которое при замыкании ключа имеет минимальное значение«а в момент его разшлсания - максимальное

Указанный режин работы силового ключа обеспечивает Формирование выходного импульса на нагрузке с допустимой неравномерностью вершины.

Генератор (Фигi и Фиг.2) работает следующим образом. Запускающий импульс длительность Т(диаграмма а) от вывода 13 источника запуска1в11|их импульсов, поступает одновременно на вход первого таймера Ю и один из входов сумматора 12- Таймер 1О формирует импульс напряжения длительностью tl ( диаграмма ) iкоторый задним фронтом запускает таймер Некоторый,в свою очередь формирует импульс длительностью t2 (диаграмма в), сдвинутый во времени от начала запускающего импульса на время tl.Ha сумматоре 12 происходит логическое сложение запускающих импульсов и импульсов сформированных таймером 1 К диаграмма а и в на Фиг-2 В результате на выходе сумматора Формируется управляющий импульс (.г ) 5поступающий на управляющий электрод-затвор 3 силового ключа 7Силовой ключ 7 усиливает этот импульс по мощности и через коллектор К импульс (диаграмма д)поступает на первичную обмотку 2 импульсного трансформатора Тр-1При нарастании напряжения U2 до напряжения U2 (диаграмма е на Фиг-2) происходит размыкание силового ключа и начинается процесс разряда паразитной емкости Cs через нагрузку,что предовращает возникновение выброса на вершине выходного импульса-Энергия накопленная контуром Ls и Cs«определенный промежуток времени t2iподдерживает уровень выходного напряжения U2 в допустимых пределах-В момент снижения вершины выходного импульса происходит

вторичное включение силового ключа на уже заряженный LsCs контур и поэтому выброс напряжения U2-U2 будет минимальным (диаграмма

Фиг-2)Технико-экономический эФФект предлагаемого технического решения по сравнении с прототипом заключается в использовании импульсного питания рентгеновской трубки в сочетании со схемой формирования импульсов управления импульсным трансформатором что позволило обеспечить на нагрузке импульс высокого напряжения с незначительной неравномерностью вершины практически без выбросаЭто дало возможность упростить конструкцию импульсного трансформатора повысить его электрическую прочность 5 улучшить эксплуатационный режим работы рентгеновской трубкита следовательно повы- 4 I

Источники исзвестности)принятые во внимание:

1.Аки-заявка Японии Ы1-28537,публ.2-Об-89г.,НОЗК 3/53 2.АС. Ы1534749,публ.7.О1.90г.,НОЗК 3/53 - прототип

Claims (1)

1. Генератор импульсов высокого напряжения, содержащий высоковольтный импульсный трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с нагрузкой, например рентгеновской трубкой, а первичная обмотка одним концом подключена к общей точке соединения накопительной емкости с положительным выводом источника питания, другим концом через коммутирующий элемент и другой конец накопительной емкости подключена к отрицательному выводу источника питания, отличающийся тем, что в него дополнительно введено устройство для формирования управляющих импульсов, состоящее из первого и второго таймера, последовательно соединенных друг с другом, и сумматора, один вход которого соединен с выходом второго таймера, другой вход соединен с входом первого таймера и с выводом источника запускающих импульсов, а выход сумматора подключен к управляющему электроду коммутирующего элемента.