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

Это сопротивление является и нагрузочным для триода,, поэто­ му, когда он насыщен и открыт, через него должен идти ток

Для управления потребуется высокочастотный триод с рабочим током коллектора / Ктах>2,4 а.

Такая мощность совершенно недопустима, поэтому в качестве RK используем полупроводниковый триод, который закрывается при открывании Ти и наоборот.

Управление транзисторами осуществляется с помощью эмиттерного повторителя, нагруженного на' трансформатор.

98

На основе анализа можно сделать вывод о том, что энергети­ чески целесообразнее производить модуляцию высокого напряже­ ния путем изменения длительности прямоугольных импульсов за­ дающего колебания. Устройство может быть выполнено достаточно компактно и надежно, так как активные элементы силового кас­ када работают в энергетически выгодных областях отсечки и на­ сыщения.

Блок-схема модулированного источника высокого напряжения должна выполняться по принципу замкнутой системы автомати­ ческого регулирования с глубокой отрицательной обратной фзязью, что позволяет точнее воспроизводить форму модулирующего на­ пряжения, уменьшить дрейф и увеличить стабильность выходного напряжения при колебаниях нагрузки и напряжения питающей се­ ти. Обеспечить достаточную жесткость регулировочной характери­ стики в широком динамическом диапазоне.

К источнику должны быть предъявлены требования быстродей­ ствия, экономичности, надежности и точности - воспроизведения модулирующего сигнала.

Ввиду большого коэффициента трансформации высоковольт­ ный трансформатор следует разбить на два функциональных эле­

мента с коэффициентом передачи каждого п \д = ^п 0ъщ, а широт­ но-импульсный модулятор и мощный усилительный каскад дол­ жны быть двухтактными.

Детальный анализ, произведенный при разработке выходного каскада усилителя мощности, показал, что требованиям высокой экономичности, надежности более всего удовлетворяет батарейное соединение разбракованных по группам маломощных транзисто­ ров. Разбраковку необходимо производить по крутизне переход­ ной характеристики.

К особенностям высоковольтного выпрямителя следует отнести малые величины емкостей умножителя, обусловленных необходи­ мостью получения достаточного быстродействия модулированного

генератора.

Измерение высокого напряжения рекомендуется производить по разработанной схеме термокомпенсированного преобразователя высокого напряжения и с помощью полевых транзисторов.

Применение в схеме ШИМ ферритов с ППГ обеспечивает полу­ чение требуемых характеристик при высокой надежности и ком­ пактности.

744* 99

§ 7. ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ И ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ

СХЕМ МОДУЛИРОВАННОГО ГЕНЕРАТОРА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Полная функциональная схема модулированного генератора представлена на рис. 3.23. Она состоит из задающего генератора, работающего на частоте 100 кгц, буферного усилителя и усилите­ ля-формирователя колебаний. Прямоугольные импульсы с выхода усилителя-формирователя поступают на вход двухтактного ши­ ротно-импульсного модулятора, формируются по длительности и разделяются по двум каналам. Сформированные колебания по­ ступают на двухтактный оконечный импульсный усилитель через усилители-формирователи. Усиленные по мощности импульсы противофазно складываются в первом трансформаторе, повышаются до необходимого уровня во втором, выпрямляются, фильтруются и поступают в нагрузку.

Прибор представляет замкнутую систему автоматического ре­ гулирования с жесткой отрицательной обратной связью, его вы­ ходное напряжение сравнивается с модулирующим, а сигнал рас­ согласования после усиления поступает в обмотки управления ШИМ.

Принципиальная схема модулированного генератора пред­ ставлена на рис. 3.24.

Генератор высокой частоты (/=100 кгц) выполнен на транзи­

ется резисторами R u R2, Rf, L\ R3 — представляют Особой комп­ лексную нагрузку транзистора Т\, работающего в схеме с общей базой. Т2 — выполняет функцию эмиттерного повторителя с боль­ шим входным и малым выходным сопротивлениями.

Рис. 3.23. Функциональная схема модулированного высоко­

вольтного источника.

100

баний на частоте резонанса колебательного контура. Индуктивность L] по переменному току увеличивает сопротив­

ление нагрузки для Ти Для исключения влияния последующих каскадов на работу генератора введен буферный усилитель, пред­ ставляющий схему с общим коллектором, собранным на транзи­ сторе Г3. Режим работы по постоянному току обеспечивается ре­ зисторами R5 R6 и транзистором Т2Нагрузка каскада по перемен­ ному току — обмотка I первого трансформатора. Обмотка II и III управляют работой усилителя-формирователя, собранного на 74, Т5, С4, R?. Сердечник трансформатора Тр1 —кольцевой из ферри­ та марки 100 НН, размером 10X6X3 мм.

Режим работы следует выбирать таким, чтобы при открытом Г5—Та был закрыт, и наоборот.

Широтно-импульсный модулятор состоит из дросселей насы­ щения Dpi и Dp2, содержащих сердечник с ППГ марки ВТ-2 раз­

Резистор Rw и стабилитрон D\ обеспечивают параметрическую стабилизацию задающего генератора и ШИМ.

Импульсы с выхода ШИМ по форме отличаются от прямо­ угольной, а их мощность недостаточна для возбуждения оконеч­ ного усилителя, поэтому в схему введены усилители-формировате­ ли, собранные на транзисторах Т6—Т9.

В трансформаторах 7р2, 7р3 использованы ферритовые сердеч­ ники марки 100 НН размером 20X10X4 мм и содержат 36 витков в первичных обмотках и 4 витка во II и III обмотках, намотан­ ных проводом ПЭВ диаметром 0,2 мм.

Для согласования усилителя-формирователя с оконечным уси­ лителем мощности служат трансформаторы 7р4, 7ps имеющие 97 витков первичных и 30 витков вторичных обмоток, выполненных из этого же провода ПЭВ диаметром 0,2 мм, намотанных на коль­ цевом сердечнике из феррита 100 НН размером 20X10X4 мм.

С вторичных обмоток трансформатора 7р4, Гр5, подаются пооче­ редно прямоугольные импульсы на оба плеча двухтактного усили­ теля мощности. Этот усилитель состоит из Т12, Г13, 716, Т17, пред­ ставляющих батареи из 15 параллельно соединенных транзисторов типа МП21. Тю, 7ц, 714 и 7i5 осуществляют управление бата­ реями транзисторов мощного каскада. Согласование обоих плеч усилителя и нагрузки осуществляется с помощью трансформатора 7р6. Обмотки трансформатора с выводами 1—6 силовые и содер­ жат по 2X9 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,1 мм. Выходная обмотка, подключенная между выводами 10—11, содежит 270 вит­

102

создания на коллектор-эмиттерном переходе открытых управляю­ щих транзисторов Тю, Тц, Тц, Г15 напряжения в два вольта, содержат по 4 витка (2X2) провода ПЭВ-2 диаметром 1,1 мм. Кремниевые стабилитроны De-^Dg и Dn-^-D^ предохраняют бата­ реи транзисторов от перенапряжений, возникающих в схеме при переключении.

Через диоды Z)4, Z)5, Dю, Dn подаются положительные напря­ жения смещения для запирания батарей транзисторов. Одновре­ менно они ограничивают обратные напряжения на эмиттер-базо- вом переходе управляющих транзисторов.

Трансформатор Т& — высоковольтный, состоит из прямоуголь­ ного сердечника, изготовленного из никель-цинкового феррита НН-600. Первичная обмотка содержит 10 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,27 мм, три высоковольтных — 300 витков провода ПЭЛШД диаметром 0,1 мм каждый. Для увеличения электрической прочности изоляции обмотки пропитаны полисти­ ролом.

Высоковольтный выпрямитель собран на вакуумных лампах которые питаются от индивидуальных трансформаторов ГР8—7pi3. Трансформаторы накала выполнены на кольцевых фер­ ритовых сердечниках НЦ-2000 размером 20X10X4 мм. Обмотка содержит 169 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,2 мм с отводом

от пятого витка для накала кенотрона.

Выходное высокое напряжение преобразуется в низкое каска­ дом, собранным на транзисторах Т21, Т22, высоковольтных рези­ сторах делителя Д18Э-Д2о. Переключатель В\ изменяет режим ра­ боты схемы с измерения напряжения на режим измерения тока.

Измерение высокого напряжения осуществляется прибором ИПЬ ток нагрузки — ИП2. Ток полного отклонения ИГД—50 мка и ИП2—2 ма. Кремниевый стабилитр9н Д2о и резистор защищают схему измерения от перегрузок при перенапряжениях. Входное на­ пряжение от источника модулирующего сигнала и измеренное вы­ сокое напряжение поступают на дифференциальную схему сравне­

через диоды Д 16—Д 17 поступает ток в обмотки управления ШИМ. Резисторы Д23 и кремниевый стабилитрон Д 18 образуют цепоч­ ку параметрической стабилизации напряжения. В схеме преду­ смотрена ручная установка уровня высокого напряжения. Гнезда Г1 служат для подключения внешнего модулятора с использовани­ ем постоянной составляющей источника модулирующего сигнала. Выходное напряжение модулированного генератора изменяется от 0 до 50 кв при изменении входного сигнала от 0 до 5 в. Это

соответствие устанавливается резистором Д2g.

103