ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР С ИНДУКТИВНЫМ НАКОПИТЕЛЕМ ЭНЕРГИИ Российский патент 1996 года по МПК H03K3/35 

Изобретение относится к области радиотехники, радиофизики и может быть использовано в мощных импульсных генераторах, применяемых в различных отраслях народного хозяйства, использующих эффекты импульсного СВЧ излучения, сушку, нагрев, стерилизацию, напыление твердых покрытий и т.п.

Известны импульсные модуляторы с индуктивным накопителем энергии (кн. Детали и элементы радиолокационных станций, т.1. пер. с англ. под ред.А.Я. Брейнтборта, "Сов.радио", М. 1952, с.5)
Недостатком этих импульсных модуляторов является отсутствие в них подходящих разрядных коммутирующих устройств.

Известно также, что в качестве коммутаторов в модуляторах с индуктивным накопителем энергии применяются только электронные лампы, которые должны быть рассчитаны на пропускание анодного тока, равного максимальному току в нагрузочном сопротивлении во время импульса.

Наиболее близким к предлагаемому является импульсный модулятор с индуктивным накопителем большой мощности, содержащий источник питания, шунтирующий диод, индуктивный накопитель энергии, тиристорный ключ, блок запуска модулятора, нагрузку и токопрерывающее устройство, состоящее из последовательно соединенных коммутатора и емкости (Труды радиотехнического института N 20, 1974, с.82-93, Л.В. Дюков "Импульсный модулятор с индуктивным накопителем большой мощности"). В данном модуляторе максимальный ток индуктивного накопителя проходит через тиристорный ключ, однако для его запирания в токопрерывающем устройстве используется гасящая модуляторная лампа, подключающая к нему на время его восстановления емкость, заряженную от дополнительного источника до напряжения противоположного знака относительно напряжения, приложенного к тиристорному ключу. Таким образом, недостатком данного импульсного модулятора является использование ненадежного вакуумного элемента, требующего защитных мероприятий на случай пробоя в нем, требующего накала, увеличивающего время готовности, требующего водяного охлаждения элементов, находящихся под высоким напряжением. Все это снижает кпд устройства в целом. Необходимость в дополнительном источнике питания совместно с элементами накала и высоковольтного охлаждения значительно усложняет устройство и увеличивает его стоимость.

Данное изобретение направлено на решение задачи повышения надежности, уменьшения времени готовности, повышения кпд устройства в целом, а также снижения стоимости модулятора.

Поставленные задачи разрешаются тем, что импульсный модулятор с индуктивным накопителем энергии, содержащий источник питания, шунтирующий диод, индуктивный накопитель энергии, тиристорный ключ, блок запуска модулятора, нагрузку и токопрерывающее устройство, состоящее из последовательно соединенных коммутатора и емкости, снабжен механическим разъединителем, а коммутатор токопрерывающего устройства выполнен в виде тиристора, зашунтированного цепочкой из последовательно соединенных катушки индуктивности и диода, при этом токопрерывающее устройство подключено параллельно тиристорному ключу, соединенному последовательно с механическим разъединителем.

На чертеже изображена схема импульсного модулятора.

Импульсный модулятор с индуктивным накопителем содержит источник питания 1, шунтирующий диод 2, индуктивный накопитель энергии 3, тиристорный ключ 4, блок запуска модулятора 5, нагрузку 6, токопрерывающее устройство, состоящее из последовательно соединенных емкости 7 и тиристора 8, зашунтированного последовательным соединением индуктивности 9 и диода 10, при этом токопрерывающее устройство подключено параллельно тиристорному ключу 4, соединенному последовательно с механическим разъединителем 11. Механический разъединитель 11 обеспечивает необходимый кратковременный разрыв цепи тока накопителя при запуске модулятора.

Импульсный модулятор работает следующим образом.

При включении низковольтного источника питания 1 и блока запуска 5 тиристорный ключ 4 открывается и в накопителе 3 устанавливается некоторое значение тока, определяемое напряжением и внутренним сопротивлением источника 1, а также активным сопротивлением накопителя 3.

Для запуска импульсного модулятора необходимо однократным нажатием кнопки механического разъединителя 11 кратковременно разорвать цепь тока накопителя 3. При этом, тиристорный ключ 4 закрывается (восстанавливается), напряжение на накопителе 3 резко возрастает до значения, определяемого величиной сопротивления нагрузки 6 и тока накопителя в цепи: нагрузка 6 шунтирующий диод 2. До этого значения напряжения заряжается емкость 7 через тиристор 8 токопрерывающего устройства после прихода на его управляющий электрод запускающего импульса, определяющего местоположение переднего фронта выходного импульса на нагрузке 6. Емкость 7 зарядилась тиристор 8 закрылся. Энергия накопителя 3 выделяется на нагрузке 6 высоковольтным импульсом до момента прихода на управляющий электрод тиристорного ключа 4 запускающего импульса, определяющего местоположение заднего фронта выходного импульса на нагрузке 6. Открытый тиристорный ключ 4 шунтирует нагрузку, замыкает цепь восполнения энергии накопителя 3 от источника 1 и замыкает цепь резонансного перезаряда емкости 7 через индуктивность 9 и диод 10. Обратное напряжение на емкости 7 держится благодаря диоду 10 в течение всего промежутка времени между импульсами. С приходом запускающего импульса на тиристор 8 данное напряжение оказывается обратным по отношению к напряжению на тиристорном ключе 4 и последний закрывается за время перезаряда емкости 7 через тиристор 8 до напряжения накопителя. Далее цикл повторяется автоматически. Таким образом, механический разъединитель 11 необходим для первоначального заряда емкости 7 до напряжения накопителя 3.

Использование данного изобретения позволяет повысить надежность работы и кпд импульсного модулятора.

Использование: мощные импульсные генераторы. Сущность изобретения: импульсный модулятор содержит источник питания 1, шунтирующий диод 2, индуктивный накопитель энергии 3, тиристорный ключ 4, блок запуска модулятора 5, нагрузку 6, токопрерывающее устройство в виде последовательно соединенных емкости 7 и коммутатора. Коммутатор выполнен в виде тиристора 8, зашунтированного цепочкой из катушки индуктивности 9 и диода 10. Механический разъединитель 11 обеспечивает разрыв цепи тока накопителя при запуске модулятора. 1 ил.

Импульсный модулятор с индуктивным накопителем энергии, содержащий источник питания, шунтирующий диод, индуктивный накопитель энергии, тиристорный ключ, блок запуска модулятора, нагрузку и токопрерывающее устройство, состоящее из последовательно соединенных коммутатора и емкости, отличающийся тем, что он снабжен механическим разъединителем, а коммутатор токопрерывающего устройства выполнен в виде тиристора, зашунтированного цепочкой из последовательно соединенных катушки индуктивности и диода, при этом токопрерывающее устройство подключено параллельно тиристорному ключу, соединенному последовательно с механическим разъединителем.