Импульсный модулятор Советский патент 1983 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсны передающим устройствам радиотехнических средств различного назначения Известен импульсный модулятор, содержащий источник питания, к выход которого подключены два последовательно соединенных зарядных конденса тора, а также последовательно соединенные первый тиристор, первичная обмотка трансформатора и второй тири стор. Объединенные выводы конденсаторов соединены с отводом первичной обмотки трансформатора. К вторичной обмотке трансформатора подключен разрядный коммутирующий элемент, зашунтированный последовательно соединенными линией формирования и н агрузкой Со Недостатком данного устройства яв ляется его низкая надежность. Наиболее близким к предлагаемому является импульсный модулятор, содер жащий источник питания, между положительным выводом которого и общей шиной в проводящем направлении включен зарядный коммутатор, катушку зарядной индуктивности, один вывод которой подключен к общей шине, а другой соединен с отрицательным выводом источника питания и анодом зарядного диода, между катодом которого и общей шиной включена линия формировани шунтированная последовательно соединенными разрядным коммутатором и нагрузкой, генератор запускающих импул сов, выход которого подключен через генератор поджигающих импульсов к управляющему электроду зарядного ком мутатора и через последовательно соединенные элемент задержки и подмодулятор - к управляющему электроду разрядного коммутатора J . В известном подмодуляторе заряд линии формирования протекает в два этапа - сначала при включенном зарядном коммутаторе происходит запасание энергии магнитного поля в катушке индуктивности, а затем - в момент выключения зарядного коммутатор в интервал времени, когда на обмотке катушки индуктивности возникает всплеск напряжения, происходит заряд линии формирования. Одновременно всплеск напряжения прикладывается к аноду зарядного коммутатора, вследствие чего зарядный коммутатор и все элементы источника питания оказываются относительно общей шины модулятора под уровнем напряжения, измеряемого киловольтами или даже десятками киловольт. Пбэтому несмотря на то, что источник питания в модуляторе является низковольтным, его разделительный трансформатор должен быть выполнен как высоковольтный, а в качестве зарядного коммутатора может быть применен высоковольтный коммутатор, например электронная лампа, таситрон и др. Дополнительная изоляция элементов источника питания относительно общей шины модулятора, применение в низковольтном источнике питания высоковольтного разделительного трансформатора, а также необходимость применения высоковольтных коммутаторов, имеющих относительно небольшой срок службы и малую надежность, ведет к снижению нэдежности всего модулятора изза возможности возникновения пробоя, а также к увеличению габаритов модулятора. Недостатками известного модулятора являются его малая надежность и большие габариты. Цель изобретения - повышение на- . дежности и уменьшение габаритов импульсного модулятора. Поставленная цель достигается тем, что в импульсный модулятор, содержащий источник питания, между Положительным выводом которого и общей шиной в проводящем направлении включен зарядный коммутатор, катушку зарядной индуктивности, один вывод которой подключен к общей шине, а другой соединен с анодом зарядного диода, между катодом которого и общей шиной включена линия формирования, шунтированная последовательно соединенными разрядным коммутатором и нагрузкой, генератор запускающих импульсов выход которого подключен через генератор поджигающих импульсов к управляющему электроду зарядного коммутатора и через госледовательно соединенные элемент задержки и подмодулятор - к управляющему электроду разрядного коммутатора, введены диод, шунтирова. ный резистором, и конденсатор, катушка зарядной индуктивности имеет дополнительный вывод, причем анод диод соединен с анодом зарядного коммут тора, между катодом которого и катодом диода включен конденсатор, а дополнительный вывод катушки заряди индуктивности соединен с отрицательным выводом источника питания. На фиг.1 приведена схема импульсного модулятора; на фиг.2 - эквивалентная схема модулятора; на фиг.З эпюры напряжений и токов. Импульсный модулятор содержит источник 1 питания,заряднь|й коммутато 2, резистор 3. диод k , конденсатор катушку 6зарядной индуктивности, зарядный диод 7 линию 8 формирования, нагрузку 9, разрядный коммутатор 10, генератор 11 поджигающих импульсов, генератор 12 запускающих импульсов, элемент 13 задержки и подмодулятор Положительный вывод -источника 1 питания через зарядный коммутатор 2, зашунтированнь1й последовательно соединенными диодом , параллельно кот рому подключен резистор 3, и конденсатором 5, подключен к общей шине. Отрицательный полюс источника 1 пита ния соединен с отводом катушки зарядной индуктивности 6, один вывод которой, соединен с общей шиной непосредственно, а другой - через последовательно соединенные зарядный диод 7 и линию 8 формирования, .зашунтирован ную последовательно соединенными нагрузкой 9 и разрядным коммутатором 10. Выход генератора 12 запускающих импульсов подключен через генератор 11 поджигащих импульсов к управляющему электроду зарядного коммутатора 2 и через последовательно соединенные элемент 13 задержки и подмодулятор 1 - к управляющему электроду разрядного коммутатора 10. Работа импульсного модулятора поясняется с помощью схемы импульсного модулятора, представленной на фиг.2, в которой катушка 6 зарядной индуктивности с дополнительным выводом представлена упрощенной эквивалентной схемой, содержащей индуктивность 15 рассеяния, индуктивность 16 намагничивания и междувитковую паразитную емкость 17. На фиг.З представлены эпюра 3 напряжения , на выходе генератора 12 запускающих импульсов, эпюра 36 напряжения выходе генератора 11 поджигающих импульсов, эпюра 3 тока ц, протекающего через обмотку l8-19 катушки 6 зарядной индуктивное ти (индуктивность 16 намагничивания) эпюра 3 г напряжений и и О соответственно на обмотке 18-19 и обмотке 18-20 катушки 6 зарядной индуктивности j эпюра 3 д напряжения }. на конденсаторе 5 - аноде зарядного коммутатора 2, эпюра 3 е напряжения на линии 8 формирования, эпюра 3 ж напряжения u,-f,(,m на выходе подмодулятора 14 и эпюра 3 з напряжения Ujo на нагрузке 9 модулятора. В исходном состоянии конденсатор 5 заряжен до уровня напряжения источника 1 питания Е, во всех остальных точках схемы модулятора напряжения и токи равны нулю. При подаче запускающего импульса (3 а) на вход генератора 11 поджигающих импульсов, последний формирует импульс ((3 б). В момент времени tQ, когда этим импульсом открывается зарядныйкоммутатор 2, через обмотку 18-19 катушки 6 начинает протекать ток (3 в) по цепи: положительный вывод источника 1 питания, зарядный коммутаор 2, обмотка 18-19 катушки 6 зарядной индуктивности (в схеме на фиг.2 через индуктивность 16 намагничивания и индуктивность 15 рассеянияя) отрицательный вывод источника 1 питания. Для повышения КПД заряда индуктивного накопителя используется линейный участок закона нарастания тока. Поэтому при протекании тока i на индуктивности L обмотки 18-19 катушки 6 создается падение напряжения и ii Lj, которое трансформируется в обмотку 18-20 пропорционально К-отношению числа витков упомянутых обмоток, т.е. и,2 k ). . Напряжение U 1,3 г) относительно общей шины модулятора во время, KOI- да включен зарядный коммутатор 2, отрицательно, зарядный диод 7 не проводит и линия, 8 формирования не заряжается . Заряд линии 8 формирования начинается в момент времени t Т. выключения зарядного коммутатора 2. К этому моменту времени ток ii, в обмотке 18-19 катушки 6 достигает значения J ibvivriav энергия Wj, запасенная в катушке 6 зарядной индуктивности будет равна I W, Hi u hiQic Благодаря этой энергии ток ,ах, протекающий в момент выключения зарядного коммутатора 2 через катушку 6, сохраняется, но при этом происходит иэменение полярности напряжений UL к и (3 г;. Следствием изменения полярности напряжения на катушке зарядьк й индуктивности - на аноде зарядного диода 7 является возникновение тока в цепи: обмотка 18-20 катушки 6 зарядной индуктивности, зарядный диод 7, линия 8 формирования, общая шина. Во время протекания этого тока происходит заряд линии В формирования. Процесс заряда линии 8 формирования прекращается в момент бремени t , когда энергия Wij будет полностью передана в линию 8 формирования. В этот момент времени напряжение На лиНИИ 8 формирования достигнет максимального значения и/ Удф, котррое фиксируется зарядным диодом 7 а напряжение на обмотке 18-19/соответственно будет равно 0 - В момент времени t на управляющий электрод разрядного коммутатора 10 с выхода подмодулятора 1 поступает задержанный на время )д элементом 13 задержки импульс U . /(3 ж) . При подм этом линия о формирования разряжается а на нагрузке 9 модулятора формируется выходной импульс Uy, (З з). Применение в импульсном модуляторе зарядной индуктивностиj катушка которой выпОЛнена с дополнительным выводом, позволяет уменьшить в К раз напряжение U (3 г) на аноде зарядно коммутатора 2 после его выключения. Однако применение указанного дополнительного вывода ведет к появлению новой индуктивности - индуктивности 15 рассеяния, включенной последовательно с индуктивностью обмотки 18-19 - индуктивностью 16 намагничивания (фиг.2). При открытом зарядном коммутаторе 2 через индуктивность 15 рассеяния так же как и через .индуктивность 1.6 намагничивания, протекает ij и, еле довательно, запасается энергия. Эта энергия., если не обеспечить путь для протекания тока 1 мент времени t Т .выключения заряд ного коммутатора, вызовет всплеск на пряжения на аноде зарядного коммутатора, который приведет к неизбежному выходу из. строя последнего, Указанный недостаток в предлагаемом модуляторе устранен включением параллельно зарядному коммутатору 2 последовательно соединенных диода t, шунтированного резистором 3 и конденсатора 5. В этом случае после выключения зарядного коммутатора 2 ток, протекающий в индуктивности 15 рассеяния, замыкается по цепи 1фиг.2) источник 1 питания, диод t, конденсатор 5 паразитная емкость 17. При протекании тока в этой цепи паразитная емкость 17 заряжается с указанной на фиг.2 полярностью, а конденсатор 5 дозаряжается на величину напряжения AU(4 (3 д) Величина роста напряжения на конденсаторе 5 - аноде зарядного коммутатора 2 - в основном определяется величиной емкости указанного конденсатора и может быть сделана сколь угодно малой. Однако при этом всегда должны быть выполнены следующие два условия: (Е +.. )7/ U ,так как в противном случае энергия Wi, запасенная к моменту выключения зарядного Коммутатора в обмотке 18-19 катушки 6 зарядной индуктивности, будет частично передаваться в емкость конденсатора 5. что приведет к снижению КПД модулятораj(E +AU()- Ug где ,- максимальное допустимое напряжение на аноде зарядного коммутатора. После окончания процесса заряда конденсатора 5 последний разряжается до первоначального уровня напряжения Е источника 1 питания через резистор 3 (3 Д); одновременно происходит разряд па15азитнС1Й емкости 17 через индуктивность 16 намагничивания. При разряде конденсатора 5 энергия, запасенная в последнем, частично возвращается в источник питйниЯ|( благодаря чему КПД модулятора из-за применения резистора 3 Диода 4 и конденсатора 5 снижается незначительно. Применение зарядной индуктивности, катушка которой имеет дополнительный вывод, выгодно отличает предлагаемый модулятор от схемы прототипа, так как позволяет снизить амплитуду . всплеска;.напряжения на зарядно.м коммутаторе во время заряда линии формирования. В результате не толь ко возрастает. надежность модулятора и уменьщ.аются его габариты, но и становится возможным применение в качестве заоядного коммутатора транзисторов Малое падение напряжения на таком за-, рядном коммутаторе позволяет свести потери на нем к минимуму и, следовательно, повысить КПД модулятора. Кроме того, габариты и вес

модулятора могут быть еще уменьшены, а надежность дополнительного повышена, если применито источник питания, выполненный по бэстрансформаторной схеме, а функцию разделительного трансформатора возложить на катушку зарядной индуктивности, конструктивно выполненную с изолиро ванными друг от друга обмотками 185 19 и 19-20.

. ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР, содержащий источник питания, между поло.жительным выводом которого и общей шиной в проводящем .направлении включен зарядный коммутатор, катушку зарядной индуктивности, один вывод которой подключен к общей шине, а другой соединен с анодом зарядного диода, . между катодом которого и общей шиной включена линия формирования, шунти т,.. ; У: f :irfi-j.. -- K:rJ y 1.;:;ГГГ -; - f рованная последовательно соединенными разрядным; коммутатбром и нагрузкой, генератор запускающих импульсов, вы ход которого подключен через генератор поджигающих импульсов к управляющему электроду зарядного коммутатора и через последовательно соединенные элемент задержки и подмодулятор - к управляющему электроду разрядного коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повьпиения надежности и уменьшения габаритов, в него введены диод, шунтированный резистором, и конденсатор, катушка зарядной индуктивности имеет дополнительный вывод, причем анод диода соединен с анодом зарядного .коммутатора, между (Л катодом которого и катодом диода включен конденсатор, а дополнительный вывод катушки зарядной индуктив- ности соединен с отрицательным выводом источника питания.