Файл: Медников, В. А. Высоковольтные модулированные униполярные генераторы.pdf

Модулированный генератор представляет собой замкнутую си­ стему автоматического регулирования (рис. 2.10). Высокое напря­ жение получается выпрямлением напряжения, вырабатываемого генератором высокой частоты. Амплитуда высокочастотных коле­ баний генератора регулируется усилителем постоянйого тока с мощным выходом. Напряжение, снимаемое с усилителя постоян­ ного тока, определяется степенью рассогласования выходного нап­ ряжения генератора, преобразованного схемой измерения до необ­ ходимой величины, с модулирующим, которое поступает от гене­ ратора модулирующего напряжения на схёму сравнения. Таким образом, система охвачена глубокой отрицательной связью, поз­ воляющей с высокой точностью воспроизводить на высоковольт­ ном выходе напряжение генератора модулирующего сигнала.

Принципиальная схема устройства показана на рис. 2.9. Гене­ ратор высокой частоты (100 кгц) на Л3, Л 4 выполнен по схеме двухтактного автогенератора с «мягким» возбуждением. Индук­ тивность обмотки L3 и емкость С6 образуют колебательный контур, настроенный на частоту генератора. Напряжение на повышающем контуре L3C6 может достигать 15 кв, поэтому к качеству изоляции С6 и L5 предъявляются требования особые.

57

Рис. 2.10. Блок-схема модулированного источника высокого напряжения

Для увеличения электрической прочности и снижения межвитковой емкости Ь5 выполнена в виде 12 секций, соединенных между собой последовательно. Секции намотаны проводом ПЭЛШО-0,35

«Марс», размещенных в непосредственной близости от каждого ке­ нотрона в специальном корпусе. Такое питание, упрощает конст­ рукцию и обеспечивает стабильный накал ламп. Другой особенно­ стью выпрямителя является то, что емкости С7~ю выбраны не­ большими. Это необходимо для увеличения быстродействия схемы. Сопротивления и Rs выполняют функции делителя напряжения и одновременно являются нагрузкой генератора, обеспечивающей достаточно крутые спады прямоугольных импульсов. Для исклю­ чения влияния реактивности сопротивления Д7 на измерение вы­ ходного напряжения в динамическом режиме служит емкостный делитель Сп, С\2 включенный параллельно резистивному. Одно­ временно емкость Сц является фильтрующей, что уменьшает ам­ плитуду пульсаций напряжения на выходе.

Для измерения высокого напряжения используется термоком­ пенсированный преобразователь на Т4 и Т5, его выходное напря­ жение сравнивается с модулирующим, поступающим с эмиттерного повторителя Т2. Разностное напряжение с помощью «нульоргана» Тъ преобразуется в ток, который усиливается Т\ и преоб­ разуется вновь в напряжение, управляемое усилителем постоянно­ го тока Л 1, Л2, Л ю. Л ю обеспечивает необходимое согласование с транзисторными каскадами и дополнительное усиление сигнала рассогласования. Выходное напряжение, поступающее с анода Лю,

58

Г л а в а т р е т ь я

РАЗРАБОТКА МОДУЛИРОВАННОГО ГЕНЕРАТОРА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Возможны два принципа построения блок-схем модулирован­ ных генераторов, которые воспроизводят выходные параметры, со­

риант б сложнее, чем а. Однако он имеет ряд преимуществ:

1) блок-схема (рис. 3,16.) точнее воспроизводит форму моду­ лирующего напряжения, стремясь к нулевой разнице этих двух величин;

2) при изменении нагрузки система, собранная по блок-схеме (рис. 3.1 6), меньше изменит выходное напряжение, чем в вари­ анте а по причине, указанной в п. 1;

3) блок-схема (рис. 3.1 6) меньше подвержена действию дрейфа, так как система «следит» за разностью выходного напря­ жения и модулирующего. По этой схеме дрейф может существенно влиять только в схеме сравнения в отличие от блок-схемы (рис. 3.1 а), где дрейф возможен во всех каскадах и может непо­ средственно изменять Uиых-

в несколько раз снизится и дрейф напряжения, вызванный неста­ бильностью элементов схемы. Более выгодно использовать блоксхему рис. 3.1 6 с точки зрения качественных показателей, хотя она и сложнее за счет усилителя постоянного тока и схемы срав­ нения, но эти усложнения вполне окупаются лучшими характери­

(рис. 3.1 6), то это приведет к необходимости значительно умень­ шить выходное сопротивление источника, что будет связано с до­ полнительным увеличением габаритов, веса и стоимости

60

Рис. 3.1. Блок-схема модулированного генератора высокого напряжения с широт­

но-импульсной модуляцией а) разомкнутого типа; б) замкнутого типа, работающего по принципу системы

автоматического регулирования с замкнутой петлей отрицательной обратной связи

Из всего сказанного можно сделать выводы.

1. Для получения высокого к. п. д., уменьшения габаритов и веса, увеличения быстродействия регулируемых высоковольтных установок следует проектировать преобразовательные устройства

сширотно-импульсной модуляцией.

2.Для обеспечения жесткости регулировочной характеристики и уменьшения выходного сопротивления следует создавать высо­ ковольтные преобразователи, работающие по принципу замкнутой, системы автоматического регулирования.

Главные требования, ' предъявляемые к элементам блоксхемы.

Быстродействие. Генератор должен обеспечить эффективное уп­ равление постоянной и переменной составляющими выходного на­

должны быть построены так, чтобы эффективно пропускать задан­ ную полосу частот. Высокое быстродействие налагает ряд специ­ фических требований к общеизвестным блокам, особенно к блоку выпрямителя 7 и фильтра 8.

Экономичность. Разрабатываемый генератор должен обладать значительной универсальностью в применении, что невозможно осуществить без выполнения требований экономичности. Следует обратить особое внимание на блоки, где происходит основное пре­ образование энергии (блоки 3, 5, 7, 8). Блоки, по которым переда­ ется информация, могут и не обладать достаточной степенью

61

экономичности, так как преобразование информации идет со значи­ тельно меньшей затратой энергии. Такими блоками можно считать

4, 9, 10, 11 -(рис. 1.4).

Надежность. Это требование к отдельным блокам и всему при­ бору предъявляется в целом достаточно высокое с тем, чтобы во­ время экспериментов, проводимых с помощью модулированного генератора высокого напряжения, получить достоверные сведения. При этом необходимо особо обратить внимание на надежность элементов при воздействии случайных и переходных процессов,, возникающих в приборе при работе его в динамическом режиме.

Точность цоспроизведения модулирующего сигнала удовлетворя­ ется рациональным выбором динамических свойств и оптималь­ ным коэффициентом усиления в петле обратной связи при надле­ жащей динамической устойчивости работы всего устройства.

импульсов. От его характеристик зависит эффективность работы устройства. Более экономичной является работа инвертора в ре­ жиме прямоугольных колебаний, а управление мощностью, посту­ пающей в высоковольтную нагрузку, следует осуществлять измене­ нием ширины импульсов несущего колебания.

Этот блок должен состоять из задающего генератора, опреде­ ляющего частоту преобразования, широтно-импульсного модулято­ ра, преобразующего колебания задающего генератора в прямо­ угольные импульсы, ширина которых определяется управляющим

ляции, с увеличением же — растут потери на переключение в тран­ зисторах силового каскада. Практически оптимальная частота оп­

предъявляет к длительности фронтов как управляющих, так и вы­ ходных импульсов высокие требования. Поэтому необходимы фор­ мирователи импульсов с тем, чтобы время нарастания и время спада импульсов выходного каскада было минимальным.

К широтно-импульсному модулятору могут быть предъявлены такие специфические требования, как наличие двухтактного выхо­ да. Длительность выходных импульсов должна изменяться от ну-

62