УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МОЩНЫХ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 1998 года по МПК H01J9/42 

Изобретение относится к испытаниям электровакуумных приборов, в частности к электрическим испытаниям высоковольтных мощных титронов в импульсных квазидинамических режимах, и может найти применение в разработке и производстве мощных электровакуумных приборов.

Высоковольтные электровакуумные импульсные титроны выполняют в составе радиотехнических устройств функции коммутаторов, обеспечивающих модуляцию СВЧ-сигналов мощных с передающих устройств, отличаются от традиционных импульсных модуляторных ламп конструкцией, меньшим падением напряжения, большим динамическим сопротивлением и усилением [1].

В настоящее время испытания титронов на надежность (безотказность, долговечность и ресурс) проводятся на установках, выполненных по схеме модулятора с частичным разрядом накопителя, обеспечивающих так называемый натурный динамический режим.

Однако при обеспечении натурного динамического режима испытаний титронов существует ряд трудностей:
- сложность и высокая стоимость испытательного оборудования;
- громоздкость и часто уникальность высоковольтных установок;
- значительное потребление электроэнергии. Все это приводит к ограничению объема выборок при испытаниях на безотказность и долговечность, проведению испытаний в облегченных режимах, которые могут отличаться от режимов эксплуатации.

Одним из путей решения указанной проблемы является замена испытаний в натурных динамических режимах испытаниями в квазидинамических режимах, приближающихся к натурным по воспроизведению основных физических процессов в изделиях, свойственных их динамическому режиму, но являющихся более экономичными как по энергопотреблению, так и по размеру производственных площадей, необходимых для размещения испытательного оборудования.

Достоинством эквивалентной схемы испытаний титронов по сравнению с натурной является:
- отсутствие нагрузки, как громоздкого высоковольтного конструктивного элемента модулятора;
- отсутствие мощного высоковольтного источника питания;
- практическое отсутствие непроизводительного расхода энергии, сокращение потребления мощности от высоковольтного источника
питания может составлять 80...90% в зависимости от типа испытуемого прибора;
- уменьшение размеров и веса испытательных установок примерно в 8...10 раз.

Внедрение эквивалентных схем и режимов испытаний позволяет создавать малогабаритные установки, которые могут найти широкое применение при проверке годности электровакуумных приборов на входном контроле РЭА, для проверки электрических параметров титронов перед постановкой их в аппаратуру и в процессе длительного хранения, а также для проведении испытаний на устойчивость к спецфакторам в динамическом режиме.

Известно устройство для испытания вакуумных разрядных вентилей в эквивалентной схеме при помощи двух различных источников напряжения разной полярности, поочередно заменяющих друг друга для моделирования режимов:
- проводящего с низким напряжением и большой рассеиваемой мощностью и непроводящего с высоким напряжением и малой мощностью. В этом устройстве в цепь источника низкого напряжения включен триод, обращенный катодом к аноду испытуемого вентиля, а в цепь источника высокого напряжения - триод, обращенный катодом к катоду вентиля, причем в цепь сетки триода подается смещающее напряжение [2].

Недостаток этого устройства в неадекватности натурного и эквивалентного режима испытаний во время переходного процесса из-за отличия элементов схемы формирования импульсов тока и напряжения от элементов схемы натурных испытаний.

Известно также устройство для испытания высоковольтных ртутных вентилей, дающее возможность испытывать вентили при воздействии анодного напряжения от высоковольтного трансформатора, являющегося одновременно источником аварийного тока, что приближает условия испытаний к реальным, и достигается применением высоковольтного испытательного контура с мощным трансформатором, вторичная обмотка которого через два встречно-параллельных вентиля замкнута на испытуемый вентиль [3].

Недостаток этого устройства в неадекватности натурного и эквивалентного режимов испытаний из-за отличия элементов схемы формирования импульса тока от элементов схемы натурных испытаний.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному устройству является квазидинамическая схема испытательной установки импульсных модуляторных ламп (ИМЛ), обеспечивающая раздельное моделирование фронта, вершины, среза импульса и паузы между импульсами, содержащая источники питания анодной цепи испытуемой ИМЛ, высоковольтный маломощный и низковольтный мощный, между положительными выводами которых включены зарядное сопротивление и высоковольтный разделительный диод, анод которого подсоединен к низковольтному источнику, а катод к разрядному сопротивлению и аноду испытуемой ИМЛ, катод которой подсоединен к общей шине питания и отрицательным выводам источников питания, причем между общей шиной и анодом испытуемой ИМЛ существует паразитная емкость монтажа схемы [4].

Недостаток данного устройства в неадекватности натурного и эквивалентного режимов во время моделирования среза импульса из-за отличия элементов схемы, формирующих срез от натурных. При формировании фронта паразитная емкость разряжается через малое сопротивление открытой ИМЛ, а при формировании среза заряжается через большое зарядное сопротивление в плече высоковольтного источника, что приводит к неполному воспроизведению режима потерь мощности на срезе импульса по сравнению с натурной схемой.

Цель изобретения - обеспечение более полного воспроизведения натурного режима в квазидинамической схеме испытаний за счет схемных решений, обеспечивающих адекватность мгновенных значений рассеиваемой мощности и энергии потерь натурной на каждой стадии рабочего цикла формирования паузы, фронта, вершины и среза импульса.

Поставленная цель достигается в результате того, что в устройстве для испытаний мощных электровакуумных приборов в квазидинамическом режиме, содержащем два источника питание высокого и низкого напряжения, зарядный резистор, подключенный к высоковольтному источнику питания, накопительную емкость, подключенную к аноду испытуемого электровакуумного прибора, разделительный высоковольтный диод, включенный между анодом испытуемого электровакуумного прибора и низковольтным источником питания, и цепь из последовательно соединенных емкости и резистора предусмотрены следующие отличия:
дополнительная цепь заряда из соединенных последовательно коммутирующего прибора и первого эквивалентного резистора, причем анод коммутирующего прибора подключен к положительному выводу высоковольтного источника питания, а эквивалентный резистор к аноду испытуемого электровакуумного прибора;
дополнительный разделительный высоковольтный диод, катод которого подключен к аноду испытуемого электровакуумного прибора, а анод к зарядному резистору, а между точкой их соединения и общим выводом устройства включена цепь из последовательно соединенных емкости и второго эквивалентного резистора.

Указанные отличия обеспечивают адекватность натурному режиму на этапах:
паузы - за счет заряженной емкости, дополнительного разделительного диода;
фронта - за счет цепи из последовательно соединенных емкости и второго эквивалентного резистора, накопительной или паразитной емкости схемы;
вершины - за счет цепи источника питания низкого напряжения, разделительного анода, испытуемого электровакуумного прибора;
среза - за счет цепи источника питания высокого напряжения, дополнительной цепи заряда из последовательно соединенных коммутирующего прибора и первого эквивалентного резистора, а также испытуемого электровакуумного прибора и накопительной или паразитной емкости схемы.

Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняется чертежом.

Устройство содержит два источника питания, высоковольтный маломощный E_в и низковольтный мощный E_н, зарядно-разрядные коммутирующие цепи для раздельного моделирования: паузы - цепью зарядных резисторов R_зар, R_экв, диода VD_разд и эквивалентной емкостью C_экв; фронта - цепью C_n и сопротивлением открытого испытуемого электровакуумного прибора VL_исп, вершины импульса - цепью диода VD_разд и сопротивлением открытой лампы VL_исп, среза - цепью сопротивления открытой лампы VL_исп емкостями C_n, диодом VD_раз.

Устройство работает следующим образом. В статическом состоянии емкости C_экв и C_n заряжены через резистор R_зар и диод VD_доп -, на аноде испытуемой лампы полное испытательное напряжение, равное напряжению высоковольтного источника: коммутатор VL_доп и испытуемый электровакуумный прибор закрыты.

При подаче импульса запуска, равного по длительности натурному, на управляющий электрод электровакуумного прибора VL_доп последний открывается (формируется фронт импульса, эквивалентность которого обеспечивается цепью R_экв, C_экв до напряжения, равного минимальному падению напряжения на испытуемом электровакуумном приборе, определяемому напряжением низковольтного источника E_н, который обеспечивает эквивалентность режима на вершине импульса; одновременно с окончанием импульса запуска на испытуемый прибор VL_исп подается импульс запуска на коммутирующий прибор VL_доп, что обеспечивает заряд емкостей C_экв, C_n через открытый коммутатор VL_доп диод VD_разд, обеспечивая эквивалентность среза импульса.

Работоспособность этой схемы обеспечивается при условии
R_нC_n≤(R_зар+R_экв)C_n < T
и может быть реализована путем установления заданного значения резистора R_зар независимо от сопротивления резистора эквивалентной нагрузки R_экв. Такое включение позволяет полностью разделить цепи заряда C_n и C_экв и обеспечить адекватность эквивалентной схемы натурному режиму испытаний.

Описанные технические преимущества направлены на снижение расхода электроэнергии по сравнению с испытаниями в схеме модулятора с частичным разрядом, на обеспечение более полного воспроизведения натурного режима на всех этапах раздельного моделирования, паузы между импульсами, фронта, вершины и среза импульса, по сравнению с известной квазидинамической схемой испытаний.

Литература.

1. Электроника. Энциклопедический словарь. М., "Советская энциклопедия", 1991, с. 550.

2. Авт. св. N 62274, 1941.

3. Авт. св. N 211631, 1968.

4. О.П.Якимов. Моделирование режимов и оценка качества электронных приборов. М., "Радио и связь", 1989, с.86, рис. 4.5.

Изобретение относится к испытаниям электровакуумных приборов, в частности к электрическим испытаниям высоковольтных мощных титронов в импульсных квазидинамических режимах, и может найти применение при разработке и производстве мощных электровакуумных приборов. Устройство содержит два источника питания - маломощный высоковольтный и мощный низковольтный, зарядный резистор, подключенный к высоковольтному источнику питания, и накопительную емкость, подключенную к аноду испытуемого электровакуумного прибора. Разделительный высоковольтный диод включен между анодом испытуемого электровакуумного прибора и низковольтным источником питания. Дополнительная цепь заряда состоит из последовательно соединенных коммутирующего прибора и первого эквивалентного резистора, причем анод этого коммутирующего прибора подключен к положительному выводу высоковольтного источника питания, а первый эквивалентный резистор подключен к аноду испытуемого электровакуумного прибора. Катод дополнительного разделительного высоковольтного диода, подключен к аноду испытуемого электровакуумного прибора, а анод - к зарядному резистору, а между точкой их соединения и общим выводом устройства включена цепь из последовательно соединенных емкости и второго эквивалентного резистора. 1 ил.

Устройство для испытания мощных электровакуумных приборов в импульсном квазидинамическом режиме, содержащее два источника питания - маломощный высоковольтный и мощный низковольтный, зарядный резистор, подключенный к высоковольтному источнику питания, накопительную емкость, подключенную к аноду испытуемого электровакуумного прибора, разделительный высоковольтный диод, включенный между анодом испытуемого электровакуумного прибора и низковольтным источником питания, и цепь из последовательно соединенных емкости и резистора, отличающееся тем, что в него введены дополнительная цепь заряда, состоящая из последовательно соединенных коммутирующего прибора и первого эквивалентного резистора, причем анод этого коммутирующего прибора подключен к положительному выводу высоковольтного источника питания, а первый эквивалентный резистор подключен к аноду испытуемого электровакуумного прибора, дополнительный разделительный высоковольтный диод, катод которого подключен к аноду испытуемого электровакуумного прибора, а анод - к зарядному резистору, а между точкой их соединения и общим выводом устройства включена цепь из последовательно соединенных емкости и резистора, в качестве которого применен второй эквивалентный резистор.