PL156228B1

PL156228B1 - High voltage controller system

Info

Publication number: PL156228B1
Application number: PL27354388A
Authority: PL
Inventors: Ryszard Flis
Original assignee: Przed Aparatury Elektronicznej
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1992-02-28
Also published as: PL273543A1

Abstract

Układ regulatora wysokiego napięcia posia dający własne źródło napięcia, układ prostowniczy, niezależne źródło napięcia odniesienia połączone poprzez elementy zabezpieczające z układem steru jącym i układem wykonawczym oraz na wyjściu układ regulacji napięcia połączony także z układem sterującym, znamienny tym, że układ (5) wykona wczy zbudowany na niskonapięciowym tranzysto rze mocy połączony jest z jednym zaciskiem wejś ciowym układu (8) elektronicznego zabezpieczenia napięciowego, którego drugi zacisk wejściowy połą czony jest z jednym z zacisków wyjściowych układu regulatora, a wyjście połączone jest z układem (1) prostowniczym, przy czym układ (8) elektroni cznego zabezpieczenia napięciowego zawiera klucz (T) tranzystorowy będący wysokonapięciowym tranzystorem małej mocy polaryzowanym z pomoc niczego źródła napięcia i diodę (D) ograniczająco- podtrzymującąA high voltage regulator system having its own voltage source, a rectifier system, an independent reference voltage source connected via protective elements to a control system and an executive system, and at the output a voltage regulation system also connected to the control system, characterized in that the executive system (5) built on a low-voltage power transistor is connected to one input terminal of an electronic voltage protection system (8), the second input terminal of which is connected to one of the output terminals of the regulator system, and the output is connected to a rectifier system (1), wherein the electronic voltage protection system (8) comprises a transistor switch (T) being a low-power high-voltage transistor biased from an auxiliary voltage source and a limiting-holding diode (D)

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ regulatora wysokiego napięcia przeznaczony do uzyskiwania dodatnich napięć stabilizowanych o wartości w zakresie od około 200 V do 1,5 kV z wydajnością prądową na wyjściu w zakresie od 200 mA do 1 A. Układ ten jest, zwłaszcza przydatny do zasilania elektronicznych układów oscyloskopowych.The subject of the invention is a high voltage regulator circuit designed to obtain positive stabilized voltages ranging from about 200 V to 1.5 kV with an output current efficiency ranging from 200 mA to 1 A. This circuit is especially useful for supplying electronic circuits. oscilloscope.

Z polskiego opisu patentowego nr 107 114 znany jest elektroniczny regulator napięcia składający się z bloku sterującego w postaci przerzutnika bistabilnego oraz z bloku wykonawczego w postaci wzmacniacza mocy w układzie Darlingtona. Układ ten nie posiada elektronicznych zabezpieczeń prądowych i napięciowych.Polish patent specification No. 107 114 describes an electronic voltage regulator consisting of a control block in the form of a bistable trigger and an actuator block in the form of a power amplifier in a Darlington circuit. This system has no electronic current and voltage protection.

Wysokie napięcie stale można uzyskać za pomocą układu zasilacza przedstawionego w polskim opisie patentowym nr 137423. Układ ten posiada główną przetwornicę niskie napięcie stale/wysokie napięcie przemienne, pełniącą jednocześnie rolę własnego źródła napięcia i układu wykonawczego, a także układ prostowniczy, układ regulacji napięcia stałego oraz układ sterowania impulsowego. W skład układu wchodzi również pomocnicza samowzbudna przetwornica niskie napięcie stałe/wysokie napięcie przemienne, połączona wyjściem z wejściem głównym przetwornicy. Pomocnicza przetwornica wchodzi w skład układu sterującego i działa na zasadzie iniekcji prądu na wejście przetwornicy głównej. Również ten układ nie posiada elektronicznych zabezpieczeń.High voltage can be obtained continuously by means of the power supply system presented in the Polish patent description No. 137423. This system has a main converter: low constant voltage / high alternating voltage, which at the same time acts as its own voltage source and actuator, as well as a rectifier system, a DC voltage regulation system and impulse control system. The system also includes an auxiliary self-excited low voltage converter / high AC voltage converter connected with an output to the main input of the converter. The auxiliary converter is part of the control system and works by injecting current into the input of the main converter. Also, this system has no electronic security.

W powszechnie znanych układach stabilizacji stosowane jest źródło napięcia odniesienia zasilające elementy układu stabilizacji. Stosowane są także elektroniczne zabezpieczenia prądowe, włączone szeregowo w obwodach stabilizatorów, wyznaczające wartość progową prądu.In commonly known stabilization systems, a reference voltage source is used to supply elements of the stabilization system. Electronic current protections are also used, connected in series in the stabilizer circuits, which determine the current threshold value.

Układ regulatora wysokiego napięcia posiadający własne źródło napięcia, układ prostowniczy, niezależne źródło napięcia odniesienia połączone poprzez elementy zabezpieczające z układem sterującym i układem wykonawczym oraz na wyjściu układ regulacji napięcia połączony także z układem sterującym charakteryzuje się tym, że układ wykonawczy zbudowany na niskonapięciowym tranzystorze 'mocy połączony jest z jednym zaciskiem wejściowym układu elektronicznego zabezpieczenia napięciowego, którego drugi zacisk wejściowy połączony jest z jednym z zacisków wyjściowych układu regulatora, a wyjście połączone jest z układem prostowniczym. Układ elektronicznego zabezpieczenia napięciowego zawiera klucz tranzystorowy będący wysokonapięciowym tranzystorem małej mocy polaryzowanym z pomocniczego źródła napięcia i diodę ograniczającopodtrzymującą.The high voltage regulator system with its own voltage source, rectifier system, independent reference voltage source connected through safety elements with the control system and actuator and at the output, the voltage regulation system connected also with the control system is characterized by the fact that the actuator system is based on a low-voltage power transistor it is connected to one input terminal of the voltage protection electronic circuit, the second input terminal of which is connected to one of the output terminals of the regulator circuit, and the output of which is connected to the rectifier circuit. The electronic voltage protection system includes a transistor key which is a high voltage low power transistor polarized from an auxiliary voltage source and a limiting-holding diode.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na uzyskanie na wyjściu układu wykonawczego wyższych napięć przy zastosowaniu w tym układzie niskonapięciowego tranzystora mocy. Istnieje ponadto dodatkowe zabezpieczenie napięciowe gwarantujące przetrzymanie układu regulatora bez uszkodzeń elementów czynnych w stanie zwarcia wyjścia lub przeciążenie przez dowolnie długi czas.The solution according to the invention allows to obtain higher voltages at the output of the executive circuit by using a low-voltage power transistor in this circuit. There is also an additional voltage protection guaranteeing the maintenance of the regulator system without damaging the active elements in the state of output short-circuit or overload for any long time.

156 228 3156 228 3

Wynalazek jest objaśniony na przykładzie wykonania pokazanym na rysunku, na którym przedstawiono schemat blokowo-ideowy układu.The invention is elucidated on the basis of the embodiment shown in the drawing, which shows a block and schematic diagram of the system.

Układ regulatora wysokiego napięcia posiada na wejściu własne źródło Uw napięciowe, do którego podłączony jest układ 1 prostowniczy. Dodatni zacisk tego układu 1 prostowniczego połączony jest z pierwszym zaciskiem wyjściowym układu regulatora. Źródło Uo napięcia odniesienia połączone jest poprzez jedną diodę 2 zabezpieczającą z pierwszym zaciskiem wyjściowym układu regulatora oraz poprzez drugą diodę 3 zabezpieczającą z układem 4 elektronicznego zabezpieczenia prądowego, którego wyjście dołączone jest do układu 5 wykonawczego oraz układu 6 sterującego, połączonego równocześnie z układem 5 wykonawczym, z drugim zaciskiem wyjściowym układu regulatora i układem 7 regulacji napięcia, włączonym pomiędzy oba zaciski wyjściowe układu regulatora. Układ 5 wykonawczy zbudowany jest na niskonapięciowym tranzystorze mocy. Układ ten jest połączony z jednym zaciskiem wejściowym układu 8 elektronicznego zabezpieczenia napięciowego, którego drugi zacisk wejściowy połączony jest z drugim zaciskiem wyjściowym układu regulatora. Wyjście układu 8 elektronicznego zabezpieczenia napięciowego połączone jest z ujemnym zaciskiem układu 1 prostowniczego. Układ 8 elektronicznego zabezpieczenia napięciowego zawiera klucz T tranzystorowy, będący wysokonapięciowym tranzystorem malej mocy polaryzowanym z pomocniczego źródła napięcia, oraz diodę D ograniczająco-podtrzymującą. W przykładowym wykonaniu tranzystor ten polaryzowany jest napięciem występującym na diodzie DZ Zenera.The high voltage regulator circuit has its own voltage source Uw at the input, to which the rectifier circuit 1 is connected. The positive terminal of this rectifier circuit 1 is connected to the first output terminal of the regulator circuit. The reference voltage source Uo is connected through one protective diode 2 with the first output terminal of the regulator system and through the second protective diode 3 with the electronic current protection system 4, the output of which is connected to the actuator system 5 and the control system 6, connected simultaneously with the actuator system, with the second output terminal of the regulator circuit and the voltage regulation circuit 7 connected between the two output terminals of the regulator circuit. The actuator circuit is built on a low voltage power transistor. The circuit is connected to one input terminal of the electronic voltage protection circuit 8, the second input terminal of which is connected to the second output terminal of the regulator circuit. The output of the electronic voltage protection circuit 8 is connected to the negative terminal of the rectifier circuit 1. The electronic voltage protection circuit 8 comprises a transistor key T, which is a high-voltage low-power transistor polarized from an auxiliary voltage source, and a limiting-holding diode D. In an exemplary embodiment, the transistor is biased with the voltage applied to the DZ Zener diode.

Dla uzyskania napięcia na wyjściu WY sumowane jest napięcie pochodzące z własnego źródła Uw napięciowego i ze źródła Uo napięcia odniesienia. Napięcie odniesienia służy do zasilania elementów układu regulatora. Przez układ 4 elektronicznego zabezpieczenia prądowego płynie prąd z ustaloną wartością progu prądu przeciążeniowego do układu 5 wykonawczego. Układ 8 elektronicznego zabezpieczenia napięciowego podczas normalnej pracy układu regulatora posiada zwarty klucz T tranzystorowy, co umożliwia przepływ prądu o większych wartościach. Dioda D ograniczająco-podtrzymująca spolaryzowana jest zaporowo. Całkowite zmiany stabilizacyjne napięcia występują na wyjściu układu 5 wykonawczego.In order to obtain the voltage at the output WY, the voltage from its own voltage source Uw and from the reference voltage source Uo is summed up. The reference voltage is used to power the components of the regulator circuit. A current flows through the electronic current protection system 4 with a predetermined value of the overload current threshold to the executive system. The electronic voltage protection circuit 8 during normal operation of the regulator circuit has a shorted transistor T key, which allows the flow of current of higher values. The limiting-maintaining diode D is reverse biased. The complete voltage stabilization changes occur at the output of the actuator.

Przy zwarciu wyjścia WY układu regulatora lub przy przekroczeniu wartości progu prądu przeciążeniowego klucz T tranzystorowy przechodzi w stan rozwarcia. Dioda D ograniczającopodtrzymująca polaryzuje się w kierunku przewodzenia, utrzymując potencjał katody, a tym samym potencjał wyjścia układu 5 wykonawczego na poziomie około -0,5 V, zabezpieczając w ten sposób tranzystor mocy przed przebiciem napięciowym. Pełny spadek napięcia pochodzący z własnego źródła Uw napięciowego przy zwarciu wyjścia WY odkłada się na rozwartym kluczu T tranzystorowym, przez który przestaje płynąć prąd. W momencie usunięcia zwarcia na wyjściu WY lub nadmiernego obciążenia, układ automatycznie powraca do pierwotnych warunków normalnej pracy. Diody 2 i 3 chronią układ przed zwarciem własnego źródła Uw napięciowego i źródła Uo napięcia odniesienia.When the regulator circuit WY output is short-circuited or the overload current threshold value is exceeded, the transistor key T goes into the open state. The limiting-holding diode D biases in the forward direction, keeping the cathode potential, and hence the actuator output potential, at about -0.5 V, thus protecting the power transistor against voltage breakdown. The full voltage drop coming from the own voltage source Uw at the output WY short circuit is deposited on the open transistor T key through which the current stops flowing. At the moment of removing a short circuit at the OUT output or an excessive load, the system automatically returns to the original conditions of normal operation. Diodes 2 and 3 protect the system against short-circuit of its own voltage source Uw and reference voltage source Uo.

156 228156 228

ϊϊ

Σ3Σ3

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 5000 zł.Department of Publishing of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 5,000.

Claims

Patent claim

High voltage regulator system with its own voltage source, rectifier system, independent reference voltage source connected through safety elements with the control system and actuator and at the output, the voltage regulation system also connected to the control system, characterized in that the actuator system (5) is based on a low-voltage power transistor is connected to one input terminal of the electronic voltage protection circuit (8), the second input terminal of which is connected to one of the output terminals of the regulator circuit, and the output is connected to the rectifier circuit (1), and the electronic voltage protection circuit (8) it includes a transistor key (T) which is a high voltage low power transistor polarized from an auxiliary voltage source and a limiting-holding diode (D).