Схемы зарядки конденсаторов

Простая схема зарядки через резистор имеет некоторые недостатки. Во-первых, КПД ограничен 50%, т.к. на резисторе падает напряжение, во-вторых, что более негативно, нельзя получить высокую частоту импульсов, поскольку сопротивление резистора должно быть очень высоким, чтобы обеспечить надежное запирание разрядного коммутатора ( искровой разрядник, тиристор ). Время зарядки соответствует известной формуле t= R*C. За это время конденсатор зарядится примерно на 66%. В начале разряда ток имеет максимальную величину, что при прочих равных условиях затрудняет запирание разрядного коммутатора.

Значительно лучше схема зарядки через индуктивность, применяемая в радарной технике. Эта схема дает надежное запирание коммутатора и одновременно некоторое повышение напряжения зарядки, что часто очень желательно.

 

В идеальном случае напряжение на конденсаторе будет равно удвоенному напряжению источника питания. Индуктивность дросселя должна составлять от нескольких сот миллигенри до нескольких генри, а сам дроссель должен быть рассчитан на высокое напряжение. При напряжениях несколько сот вольт применяются обычные дроссели сетевого фильтра. Более того, подойдут самодельные катушки или же можно использовать высоковольтную обмотку высоковольтного трансформатора.

Введение в зарядную цепь еще и диода позволяет расширить частотный диапазон импульсов. Поскольку в этой схеме вследствие низкого сопротивления дросселя постоянному току нет ограничения тока, необходим еще один коммутатор, который будет разрывать цепь зарядки в случае ошибочного срабатывания разрядного коммутатора.

 

Ниже на диаграмме показан ход кривой напряжения на конденсаторе для описанных выше схем зарядки. Полученные зависимости являются результатом не измерений, а вычислений, полученных с помощью компьютерной программы.

Видно, что зарядное напряжение в схеме LC-инверсии имеет максимум, а затем падает ниже ноля. Это значит, что требуется время для последующего разрядного импульса на максимуме напряжения. Введение в зарядную цепь диода стабилизирует напряжение зарядки на максимальном значении, и частота импульсов определяется лишь параметрами цепи зарядки. Далее видно, что в отличие от RC-схемы зарядный ток возрастает медленно, что дает больше времени на восстановление разрядного коммутатора.