Расчет специального высоковольтного усилителя

Расчет специального высоковольтного усилителя

Исторически первыми разработками в области получения высокого напряжения были неуправляемые выпрямители переменного напряжения, предназначенные для питания различных устройств. Такая схема не могла обеспечить хорошего качества выпрямленного высокого напряжения. Низкая частота опорного питающего напряжения обуславливала большие габариты и вес практически всех элементов структуры. На практике в подавляющем большинстве случаев используется структура ВУ, показанная на рис.1.

U_ВХ

U_ВЫХ

ИОН НВ К ВТ УН

Рис.1 Классическая структура высоковольтного усилителя

Основное отличие схемы заключается в том, что процесс выпрямления и умножения напряжения осуществляется на высокой частоте 16 - 20 кГц. Для этого низкочастотные напряжение от ИОН выпрямляется низковольтным выпрямителем (НВ) и подается для питания конвертора (К), вырабатывающего высокочастотные колебания. Дальнейшая технология получения высокочастотного напряжения происходит через высоковольтный трансформатор (ВТ) на умножитель напряжения (УН). Достоинствами ВУ перед своими историческими прототипами являются малые габариты и вес, а также возможность плавной регулировки выходного напряжения с большим коэффициентом усиления по мощности. Весогабаритные параметры значительно уменьшаются за счет высокой частоты (уменьшение объема ВТ и величин емкостей УН), а возможность плавного изменения U_ВЫХ за счет использования в конверторах регулируемых элементов: ламп, транзисторов, тиристоров.

Все разновидности этой структуры обусловлены различием либо в схемах конверторов, либо в конструкциях трансформаторов, либо в схемах УН.

Все разновидности схем конверторов могут быть разделены на три группы. К первой группе относятся одноконтактные конверторы, предназначенные для генерации одиночных импульсов напряжения на первичную обмотку ВТ. Наиболее типичным представителем этой группы конверторов является блокинг-генератор с использованием в качестве активных элементов ламп, транзисторов и тиристоров.

Конверторы с ударным контуром относятся ко второй группе разновидностей конверторов и основан на том, что параллельный L-C контур возбуждается одиночными прямоугольными импульсами тока, под воздействием которых контур начинает “звенеть", то есть генерировать пачку спадающих по амплитуде до нуля импульсов.

Третью группу разновидностей конверторов составляют устройства с большой мощностью в нагрузке. Такие конверторы строятся по схеме магнитно-транзисторных мультивибраторов.

Общие сведения о высоковольтных усилителях

Высоковольтные усилители - усилители, у которых Т_ВЫХ > 1 кВ.

Мощность таких усилителей не превышает 10...20 Вт.

ВВУ:

Область применения высоковольтных усилителей.

Приборный вариант высокого напряжения: Блок питания электронно-лучевых трубок, мониторов ЭВМ, телеиндикаторов рекламных щитовых табло, приборов рентгенодиагностики, нейтрализаторы статического электричества на нефтеналивных танкерах, люстры Чижевского.

Технологическое высокое напряжение, мощностью более 40 Вт: электрофильтры газоочистки, электротехнология.

СВЧ - технология: электро-гидравлические взрывные технологии по эффекту Юткина, системы электронного высоковольтного зажигания на дизелях.

Способы получения высоковольтного напряжения:

1. Получение высоковольтного напряжения из промышленной сети 50 Гц - для получения технологического высоковольтного напряжения.

50 Гц U_ВЫХ 220

ВТ УН

ВТ - трансформатор с выходным напряжением до 10...50 кВ;

УН - умножитель напряжения строится на число каскадов до 16.

310 = 1,41;

220 1,41× 220=310;

лампочка мигает 100 в сек.

Достоинства данной схемы:

1) простота получения высокого напряжения;

2) практически неограниченная мощность сети.

Недостатки:

1) низкое качество высокого выходного напряжения (частота пульсации 50 Гц (-), большой габаритный вес, включенные конденсаторы);

2) опасность поражения электрическим током.

В качестве исключения данную схему можно использовать для приборного варианта только на стадии эксперимента.