книги из ГПНТБ / Медников, В. А. Высоковольтные модулированные униполярные генераторы

/ э можно выразить так

и а — и в

/ э ~

р/ко т

0 + 1)/б! з

Но

(3-29)

R 1

R i

:и уравнение (3—28) преобразуется

^ВЫХ --

р/ко + (р +

1)" и 0 -

1

1 '

(3-30)

R i_

1

Rc + Яэ

‘В этом случае

погрешность от нестабильности

сопротивления

эле­

мента сравнения

ЯсЯэ

к

Я э ~ Я с 4- Яэ

Яэ_

(3-31)

RcRэ

ЯсЯэ

Rc

R с + R э

Коэффициент передачи схемы может

быть

определен делением

<(3—30) на UQи зависит не только от сопротивления нагрузки

р с,

но и от стабильности параметров транзистора / ко и 3.

1

ЯсЯэ

/ко_

,

ft

(3—32а)

Мощность,

К „ = ВЯс + ^?э

и о ^

потребляемая от высоковольтного

источника для

из-­

мерения

/ б =

£/вых

+ Яэ ) _ ?/к

(1+ 1

тогда выражение (3—326) будет

P» = U0

t/вых ( l

+ § ■ )

3^коЯс

(3-33)

Я с ( 3 +

1)

Учитывая, что максимальные потери

будут

при IKoRc—"О, и, ис-

пользуя Уи=

ДЛЯ Ви получим

п

U oil вых

1

\

U qI c

{'

Ян = Яс (3 +,• 1) (1 + — ) - -Ц Г П )-I1 + т ; •

Принимая 1С= 5~Ю мка,

Н о = 5 0 - 1 0 3 в, у ц = 0 , 0 1 ,

( 3 = 1 0 ,

получаем

Ри= 2,54-5 бг.

и в этом случае

достаточно вы­

Энергетические соотношения

соки. Однако применение схемы

затруднительно,

так

как U Bых

зависит от усилительных свойств

транзисторов — |3 (это следует

из выражения

(3 — 3 0 ) и от качества его коллекторного

перехода,

(5 изменяется

в

3

раза,

а

при

ш

изменении тока от 0,5 до 5 ма —

еще почти в 2 раза. Обратный

Ri

ток коллектора,

как

известно,

увеличивается в 2 раза при воз­

растании температуры

на

каж­

дые 10°С. То есть Uвых будет за­

висеть

не только

от 0 о,

но

и

от

таких

факторов,

как

температу- 7 / .

*

ра окружающей среды и режим

работы

полупроводниковых

три­

Ufox

одов по постоянному току.

Следовательно, для сохране­

ния преимуществ способа необ­

ходимо

найти

эффективный

ме

тод стабилизации

коэффициен

Рис. 3.19. Термокомпенсированный пре­

та передачи, при котором

образователь высокого

напряжения

Кя =

и

В

const

(3-34)

и 0

не зависит от режима работы

полупроводникового

триода и от

температуры окружающей среды.

Рассмотрим, как должно

изменяться сопротивление Ra для то­

го, чтобы компенсировать нестабильность

усиления

транзистора

Т. Запишем в развернутом виде (3—34),

поделив (3—30) на

U0.

К и =

U в

[РТко + Ф + 1) /б]

R 3= const,

откуда

и о

и о

ЯиСо

R э

=

(3-35)

й^ко + О +

1) /б

Рассмотрим схему,

изображенную на рис. 3.19,: "отличающуюся

от предыдущей тем,

что резистор Р>э заменен транзистором Т2- Оп­

ределим сопротивление /?12 между точками

1 а 2 (рис.

3.19)

при

отключенной нагрузке (/с = 0). По закону Ома

D

_

UВЫХ _

и ВЫХ

U ВЫХ

•

/о

q£ \

- 7

^ Т

7 ^ - т а + (Р,+ 1)/в1

(3_36)

Учитывая условие (3—34),

сравнивая выражение (3—36)

с (3—35),

видим,

что R u соответствует выражению для /?э при условии

/б.

U в

г/бэ

U вы:

/б;

R 2

Рз

R2 =

U В Ы Х U6 Э 2 и в

= / б .

R i

и ...

-

Ri

(3_ 37)

/ ко,® /ко* 1®2 =

О

и (3 -30) преобразуется

t/0(^4-l)

/с

Ri.

(3-38)

Н ВЫ Х — /?1(^2 +1)

^2 + 1 .

к простому делителю в (р2+1)

раз. Известно,

что

/ с

Uв

(3—39)

=

UoRt

р + 1

(3-40)

/ / В Ы Х —

R 1

^2 + 1

R 2

1+ (р2+ 1)/?С

|И

1

-Ь /?г/(3 2 +

1) Rc

Ri

(3-41)

1

Rc (82 + 1)

1 +

R 2

Rc (^2 +

1)

Р

=

Ul

(3-42)

—

Ил

R i ‘

Найдя из (3—40) R v и подставив в (3—42), получим

Pn =

UoUbux.

Р2

+ 1

,

R2

U 0R 2

? + l L т Л сф г + 1)

Определяя R2 из (3—41) и заменив выражение в

скобках,

согласно

(3—41), через

окончательно получим;

Яи =

Mot/В Ы Х

^2

+

1 Г1

, . ,

1

Uot/вых

( !

,

1 1

/ о , 0 4

R с(Р +1н г

т

п

11

T“J - -Rc (Р + 1 )

■1 1

+

•

(3~ 43)

Р (г'с)

Рг Ос)

Э(20)

'32 (20) ’

лак как обычно Вз> 1, то

+ I

= -к- = const.

р2 + 1

р2

димым

требованцям

удов-

.летворяют

широтно-им­

пульсные модуляторы, вы­

полненные на основе сер­

а)

дечников

с

прямоугольной

петлей гистерезиса (ППГ).

JU T TL Uiz(t)

Zn\

Wfax

Рассмотрим цепь с сер­

дечником

из

материала с

ППГ

при

действии

на ее

входе

прямоугольных

им­

Ufa

пульсов

Из

напряжения

(рис. 3.20).

[45],

э. д. с. j)

наводимая в обмотке сер­

дечника, может быть опре­

Тг

делена

U

l = —

® o Q c ~ j r

■

(3-44)

Ul

■ги

Сопротивление

нагрузки #

выбирают

таким

обра­

зом, чтобы индуктивное соп*

Ти

ротивление

соL при иена-

^

сьпценном

сердечнике

зна­

чительно превышало гн.

Для $

(3—44)

при

действии

на

входе импульса напряжения

рис зж Упрощенная схема и диаграмиы

прямоугольной формы запи-

ш е м

•

Const.

н апряж ени й ш и р отн о -и м п ул ьсн ого

м о д у л я -

•U l = U вхшах =

( 3 — 4 5 )

Тор а

дифференциальное значение ее после насыщения падает

~ 0.

Следовательно,

£/ь~0

и

на

гн

появляется

напряжение

U в ы х = Ujп.

схемы

получаем импульсы,

передний

В результате на выходе

фронт которых

определяется

временем

насыщения

сердечника с

U,

U,

£ m= J

®oQ< -dt

»oQc ■ТИЧ* Вн

ток за время ти изменяется по закону

I

U BJL (

tT\

= —

(

— L

а длительность импульсов

Гн

\l_

вт— Внач

^

(3-46)

Ти —

ц

шоУс-

Управлять длительностью импульсов

удобнее всего

изменением

Вт

(3—45) так:

■бнач. Зная, что —-гг- = р. представим

ТИ

[А(Нс — Но)

°>oQc

UL

' и

/(0о --- /у® У

С

I МСЛ

с,

Р ' 77

£

1

р

77

-

U

Iмсл

U l

И с

/у“у

_

Г

Т_

IМСЛ

(3 -4 7 )

*ВЫХ --- ~ 2 ~

Ur

7

необходимо,

чтобы

для получения твых == -у

/уо>

T-L > H Z, откуда /уСОу > Я

с/мсл-

«мел

'

*'

Обозначим для этого случая

'ушах '

Н с/мсл

0)у

•Зная /ушах,

определим: му>

у5' / ушах

Число витков рабочей обмотки определим

из условия ненасыще-

ния сердечника за время действия импульса при / у =

0;

UL, a

UL 2

Ос

■

BmQz

Определим г„ из условия,

что напряжение UBblx при

т и ненасыщен-

ном сердечнике не будет превышать

0,1 U

ншах =

U L >

(3 -4 8 )

тогда

и,

z!h

(3 -4 9 )

и г „ ( - ) = — Г

1

= UL U

. L

■Учитывая (3—48), получим

trH

1,1 =

е " L

При t

имеем

r H=

- ^ ( - In 1,1) = -£-0,0953,

(3 -5 0 )

_г_

ТГ

2

так как

г _

2/~»

^

6)о^с < ._Ц _

7/ИЛЛмсл

~1./КЛмел/лГ

b 2 q c

(3-51)

т

2. 0)д>

Ul T

Рис. 3.21. Регулировочная характеристика ши­

e mQ< ’

ротно-импульсного модулятора

(3^52)

3

V. Нс^мсл

-- — .

(3-53)

. Шу

Оmax

Регулировочная характеристика будет

/у“у\

^вых

£мсл/

(3-54)

Ul

Точка I (рис. 3. 21)

получается для

/у

T U L

2

иначе

h

«у \

^ у

шах

“ ОJ

Точка 2 соответствует значению, определяемому

/ у = И с/мсл

СОу -

ИЛИ

/у

_ /^с/мсл^о

_

' ^ ут а х

®у#<4мсл

“ у

Тогда и стд,1 д2 ~2~— 5 в.

Выбираем стабилитроны

и Д2 типа 2С156А с 6?ст=5,6 (в).

Следовательно, ВТ= 10 —5,6= 4,4 в.

В качестве сердечника

с ППГ применяем сердечник К-65 или

UL ' „

4 , 4 - 5 - 1 0 6

25

вит.

w° ^ B mQc

106- 0 , 2 2 - 4

Примем

ш0 = 30 витков.

2. Число витков управляющей обмотки

Нс 1и

1 3 , 6 - 1 8 , 8 - 1 0 —3

= 12 вит.

10,8

510

Возьмем

с«у = 15 витков.

>/44-642

47

3. Сопротивление Нагрузки модулятора

R h=

^ ~2~ U\.

0,2213,6 -5-10 6-4,4^

=

10,8 ом,

IucrB2 -QI

18,8 -1 0 -3• 0,22 (4■ 1(Г 6)2

при этом ток достигнет величины / Ктах =

= 0,4 (а).

Такой ток недопустимо велик, поэтому выберем RB, исходя из

допустимого тока триода:

г , .

и,L

4,4

4,4

qq

п

Rn Sj I

г

0 06

ом,

'каоп

•*кдоп

и,ио

1

и 2

1

р =

2

L

и и п

4,4-0,025 = 0,11 вт.

2

2

Выбираем поГОСТу

МЛТ 0,125—82

ом — 1

класс точности.

Из выражения

D

_ 0,0953

,

_

0,0953

®2Qc

ДВ

-

Т

В

—

5-10" 6

^ /мел

2

следует

/?„Гмсл5-10-Ь

/

82-18,8-1(Г3-5-1(Г6

0,0953[j.Qc

=

0,22

R

= V 1250

0,0953 jg-g 4-10-6

== 35,5 «

36 вam.

Рассчитываем сопротивление R K

г,

,

п

б/к

бДт

10—5,6

п и

R" + R« -

IRH +

/коР “

0,05 + 0,001

86

0М-

Таким образом,

принимая RK, =

Rh2= 82

ом,

получаем RK“< 4 ом.

/ = /л Ч , =

U к—Uкэн.

0,05 =

10 — 0,5

+ 0,05 = 2,39

(а).

R К

Мощность, рассеиваемая в резисторе

будет:

Ряк — = 9,52 =

2,5 вт.

Применение транзистора в качестве

RK сокращает

мощность по­

терь. Мощность потерь в широтно-импульсном модуляторе

Янmax =

ТТ2

10-0,05 = 0,5 вт,

-5- = U I н =

куда входят и потери в стабилитронах.

Полная

принципиальная схема

модулированного генератора

высокого

напряжения

представлена на рис. 3.

Расчет ее ти­

повой.