БЛОК ПИТАНИЯ ДЛЯ ФОТОЭЛЕКТРОННОГО УМНОЖИТЕЛЯ

Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) применяется как элемент сцинтилляционного счетчика в ядерной физике, в устройствах лазерной техники, в оптической аппаратуре, также для регистрации излучений [3].

В зависимости от конструкции динодной системы ФЭУ делятся на:

- системы на дискретных динодах с электростатической фокусировкой электронных пучков, где формы динодов коробчатые, ковшеобразные и троидальные [2];

- системы на дискретных динодах сквозного типа, где динодами являются сетки, жалюзи, плёнки;

- системы на распределённых динодах, здесь они пластинчатые, щелевые и трубчатые.

В ФЭУ для фокусировки и ускорения электронов на анод и диноды подается высокое напряжение порядка 600 - 3000 В. Таким образом, для питания ФЭУ нужен источник питания стабильного напряжения 1000 - 3000 В.

Будет рассматриваться ФЭУ R821 параметры питания: напряжение питания 1000 В, ток 0.01 мА.

На рисунке 1 показан высоковольтный блок питания, выдающий напряжение 1000 В с током 0.01 мА и пульсацией 0,02%.

Рисунок  1. Высоковольтный блок питания

Принцип действия: Напряжение 220В 50Гц подается на трансформатор, после со вторичных обмоток проходит через мостовой выпрямитель, фильтр, и подается на стабилизатор (DD1). Здесь стабилизатор формирует постоянное напряжение 5В. Дальше сигнал постоянного тока подается на двухтактный инвертор (DD3) и на регулирующий элемент (VT2). Напряжение на инверторе преобразуется в два сигнала высокой частоты, которые при условии замыкания регулирующего элемента попадают на трансформатор (Т2). Предусмотрена защита объекта питания в случае превышения выходного напряжения заданного уровня. С мостового выпрямителя постоянное напряжение в 12В поступает на источник опорного напряжения (DD2), который предназначен для формирования прецизионного напряжения для усилителя ошибки. Усилитель ошибки (DAI, DA2) сравнивает сигнал, полученный с источника опорного напряжения и делителя напряжения (R8, R9). Выходное напряжение, поделенное делителем напряжения, подается на вход усилителя ошибки, на второй его вход подается опорное напряжение, которое задает выходное напряжение и в соответствии с коэффициентом деления будет в 500 раз больше (к примеру, при опорном напряжении 2В, выходное составит 1000В). Выходное напряжение усилителя ошибки подается на регулирующий элемент. Но регулирующий элемент закрыт, когда напряжение на выходе усилителя ошибки превышает заданное напряжение, и открывается при снижении его до нуля.

Моделирование работы регулирующего элемента

Моделирование проводится с целью проверки работы усилителя ошибки и регулирующего элемента.

Для этого соберем схему усилителя ошибки и регулирующего элемента в среде N1 Multisim:

Рисунок 2. Усилитель ошибки и регулирующий элемент при выходном напряжений 1000В

Напряжение подается с делителя напряжения на операционный усилитель, по результатам напряжения в цепи мы поймем работоспособность регулирующего элемента (VT2).

При выходном напряжений 1000В на выходе блока питания, видно, что напряжение в цепи регулирующего элемента 5В, из этого делаем вывод, что регулирующий элемент открыт.

Рисунок 3. Усилитель ошибки и регулирующий элемент при превышении выходного напряжения на 3%

Как видно из рисунка 3, при превышениях выходного напряжения регулирующий элемент сразу же закрывается, т.е. из этого делаем вывод, что регулирующий элемент находится в закрытом положений.