Импульсный модулятор Советский патент 1983 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсным радиопередающим устройствам радиотехнических средств различного назначения. По основному авт.св. .№ 467458, известен модулятор, содержащий источник питания, параллельно которому включены два последовательно соединенных зарядных конденсатора, повышающий трансформатор, средний вывод первичной обмотки которого соединен с объединенными вы&одами зарядюлх конденсаторов, а между кра ними выводами которой и выходом источника питания в. проводящем направ лении подключены два тиристора, сое динецные управляющими электродами с соответствующими выходами генератора управляющих импульсов, вход кото рого подключен тс .объединенным выво- дам генератора запускающих импульсов и входа элемента задержки, выход которого через подмодулятор сое динен с управляющим входом коммутатора, а параллельно вторичной обмот ке повышающего трансформатора включены коммутатор и последовательно соединенные линия формирования и нагрузкаС J. Недостатком известного импульсно го модулятора является невысокая частота повторения выходных импульсов вследствие большого времени вос становления при пробоях в нагрузке или случайном включении коммутатора во время процесса заряда линии форм рова НИН. Целью изобретения является повышение частоты повторения импульсов. Поставленная цель достигается те что в импульсный модулятор, содержащий источник питания, параллельно Которому включены два последовательно соединенны зарядных конденсатора, повышающий трансформа тор, средний вывод первичной обмотки которого соединен с объединенным выводами зарядных конденсаторов, а между крайними выводами которой и выходом источника питания в проводящем направлении подключены два ти ристора, соединенные управляющими электродами с соответствуйщими выхо дами генератора управляющих импульсов, вход которого подключен к объе диненным выводам выхода генератора запускающих импульсов и входа элемента задержки, выход которого через подмодулятор соединен с управляющим входом коммутатора, а параллельно вторичной обмотке повышаю щего трансформатора включены коммут тор и последовательно соединенные л ния формирования и нагрузка, введены две цепочки, состоящие из последовательно соединенных диода, резистора и дросселя, причем каждая цепочка подключена параллельно зарядно му конденсатору в непроводящем- по постоянному току направлении, при этом должно выполняться условие С, /n-iC где С - суммарная емкасть зарядных конденсаторов; п коэффициент трансформации повышающего трансформатора; Сдф- емкость линии формирования. На фиг.1 приведена схема импульсного, модуля тора; на фиг.2 - упрощенная эквивалентная схема цепи заряда линии формирования t при заряде зарядного конденсатора на фиг.З - то же, при разряде зарядного конденсатора; на фиг.4 - эпюры напряжений в узловых точках схемы модулятора. Импульсный модулятор содержит источник 1 питания, цепочки 2 и 3 возврата энергии, в которые входят соответственно диоды 4 и 5, дроссели б и 7, резисторы 8 и 9, зарядные конденсаторы 10 и 11/ тиристоры 12 и 13, повышающий трансформатор 14 с первичной 15 и вторичной 16 обмотками, линия 17 формирования, нагрузка 18, коммутатор 19, генератор 20 эапускакяцих импульгсов,-генератор 21 управляющих импульсов , элемент 22 задержки и подмодулятор 23. Параллельно источнику 1 питания вкдвочены два последовательно соед11неи1шх зарядных конденсатора 10 и 11, к объединенным выводам подключен средний вывод первичной обмотки 15 повышающего трансформатора 14, крайние вывода которой через тиристоры 12 и.13 подключены к источнику 1 питания, вторичная обмотка 16 повышающего трансформатора 14 зашунтирована линией 17 и последевательно соединенными нагрузкой 18 и коммутатором 19. Выход генератора 20 , запускающих импульсов соединен с управляюадами электродами тиристоров 12 и 13 через генератор 21 управляющих импульсрв, ас управляющим входом коммутатора 18 - через последовательно соединенные элементы 22 задержки и подмодулятор 23. Импульсный модулятор работает следующим образом. Импульсы Цд запуска модулятора (фиг.4а )с выхода генератора 20 поступают одновременно на вход элемента 22 и на вход генератора 21. Выходными импульсами генератора 21, которые по времени совпадают с запускающими, поочередно поджигаются тиристоры 12 и 13. При этом зарядные конденсаторы 10 и 11 заряжаются до напряжения источника питания или разряжаются до нуля через соответствующую половину первичной обмотки 15 повышающего трансформатора 14. . Процессы в схеме не нарушаются, если зарядный конденсатор 11 будет подключен параллельно зарядному конденсатору l6 или наоборот (так,как ,это изображено сплошной линией на (фиг.1). При этом при поджиге тиристора 12 происходит заряд конденсатора 11, а при поджиге тиристора 13 его разряд. Поэтому дальнейшие пояснения работы схемы относятся именно к этому случаю, В момент времени i , когда зарядный конденсатор 11 разряжен (фиг.4ь/ а напряжения и токи в схеме равны ну лю , первым импульсом запуска поджигается тиристор 12. При этом зарядный конденсатор 11 заряжается по цепи: плюс источника 1 - тиристор 12 верхняя половина первичной обмотки 1 повышающего трансформатора - минус источника 1. Во время заряда зарядного конденс тора 11 происходит заряд линии 17 то .ком, протекающим через вторичную обмотку 16 повышающего трансформатора. Заряд линии формирования и заряд зарядного конденсатора протекают в эквивалентной схеме, представле ной на фиг.2, на которой суммарная емкость ячеек линии формирования обо начена емкостью С дф, емкость зарядного конденсатора - емкостью индуктивность рассеяния повышающе1Го трансформатора - индуктивностью t.. Элементы схемы пересчитаныв первичную обмотку повышакяцего трансформатора. Из эквивсшентной схемы видно, что заряд последовательно соединенны емкости С и емкости Сд протекает в цепи RLC, и в зависимости от добро юсти этой цепи напряжение Up теоретически может достигать двойного напряжения источника питания,т.е. Uc 2 Е. Напряжение Uj на емкости С 3 и напряжение .Одф на емкости Сдфобратно пропорциональны величинам этих емкос тей. Поэтому, чтобы после окончания процесса заряда С и Сдфне было разряда емкости С 3 через цепь 2 возврат энергии (Uj iE ) , величина емкости С а выбирается большей или равной емкости Сдф, т.е. при пересчете ем кости линии формирования в первичную обмотку повышающего трансформато ра должно выполняться условие .С ф При Сз Слфиэ Е. Под действием обратного напряжения и Цс - JCB Е , приложенного к тиристору 12, последний выключается в момент времени t (фиг.4в и 4г ). С этого момента времени начинается разряд линий формирования через вторичную обмотку 16. повышающего трансформатора - через индуктивность намагничивания то к.моменту так как времени t прихода с выхода под,модулятора 23 импульсяи д фигЛб , задержанного элементом 22, напряжение Рдф фиг.4г практически не успевает измениться. Импульс Ц,дд поджигает коммутатор 19 линия 17 разряжается, а на нагрузке 18 формируется импульс и (фиг.Зд/. Следующий цикл заряда линии 17 начинается в момент времени прихода второго импульса запуска (Фиг.4al В этот момент времени поджигается тиристор 13 и происходит разряд зарядного конденсатора 11 через ниж- . нюю половину первичной обмотки 15 повышающего трансформатора и одновременный заряд линии 17. Разряд зарядного конденсатора и заряд линии формирования протекает в данном случае в эквивалентной схеме (фиг.Зб. В начальный момент времени U,-E , Одф О и Uj. + Е, полярность заряда . конденсаторов указана на эквивалентной схеме. К концу процесса Ue -Е и при С} Сдф, Uj О, а Одф Е. После окончания разряда емкости Сэ к тиристору прикладывается обратное напряжение Ц и : -Е, под действием которого он выключается. В момент 15 прихода импульсаЦ фиг.4б) происходит разряд линии формирования (фиг.4г) и формирование импульса на нагрузке (фиг.4д}. цикл заряда линии формирования и заряда зарядного конденсатора начинается в- момент времени t протекает трчно также, как и в первом случае при включенном тиристоре 12. При разряде линии формирования через нагрузку 18 и коммутатор 19 в момент времени t.B нагрузке происходит пробой. В этом случае линия формирования разряжается практически на короткозамкнутую нагрузку и поэто му напряжение на линии формирования к концу ее разряда становится отрицательным И- равным по величине начальному, т.е. и/уф -Е (фиг.46). . После перезаряда линии формирования начинается медленный ее разряд через вторичную обмотку повышающего трансфор-1атора (пунктир на фиг.4г) и к моменту времени tg начала четвертого цикла заряда напряжение на линии формирования изменяется незначительно. Заряд линии формирования протекает при включении тиристора 13 в эквивалентной схеме (фиг.3) при начальных условиях Uj +Е, -Е. В этом случае к концу процесса заряда линии формирования напряжения fс 2Е, Ъдф +Е, а и -Е (фиг.Зг и Зв), полярность указана в скобках на эквивалентной схеме (фиг.ЗЬВ момент времени tg линия формирования разряжается, на нагрузке формируется импульс, а емкость Cj перезаряжается через цепь 3 возвра а энергии до напряжения Uj +Е {фиг4в). Очередной, пятый, цикл заряда линии формирования и выходной HMninbc модулятора, в данном случае будут отсутствовать, так как при по жиге тиристора 12 последний не вклю чится, ибо к его катоду приложено напряжение .(J +Е. Заряд линии формирования будет иметь место Только при поджиге тиристора 12 в момент времени t включении которого заряднь й конденсатор 11 разряжается (фиг.4в). Аналогично будут протекать процессы в схеме, если линия формирования пере зарядится в результате пробоя в нагрузке перед включением тиристора 12 момент времени В этом случае после заряда линии формирова ния напряжение Одф +Е, а .U 4-2Е фйг.4в, 4г и эквивалентную схему 2). Под действием напряжения Ц 4icT приложенного к цепи во врата энергии 2, происходит полный разряд конденсатора С через данную цепь и возврат энергии в.источник питания. Поэтому при последующем . включении тиристора 13 снова будет отсутствовать заряд линии формирования и, следовательно, импульс на выходе модулятора. Последующая рабо та модулятора протекает нормально. Процессы, протекающие в схеме мо дулятора в случае произвольного вкл чения коммутатора 19 во воемя заряд линии формирования, понятны при расН смотрении процессов в эквивалентных схемах (фйг. 2 и 3 . При поджиге тиристора 12 (фиг.21 и закороченной емкости Сдфвключенным коммутатором 19 происходит заряд емкости зарядного конденсатора Сз до напряжения - Uj 2Е, после чв го происходит его разряд до напряжения Oj Е через цепь 2 возврата энергии и возврат энергии в источник питания, Аналогично протекают процессы при случайном включении коммутатора 19, когда заряд линии формирования протекает при включенном тиристоре, 13 (фиг.З, в этом случае происходит перезаряд емкости зарядного конденсатора С (полярность указана в скобках J и последующий его разряд через цепь 3 возврата энергии. Подключение параллельно зарядным конденсаторам цепи возвра1;а энергии, содержащей последовательно соединенные диод, резистор и индуктивность, выгодно отличает предложенную схему от известных.. Во-первых, время восстановления людулягора после пробоя в нагрузке ; практически определяется величиной (ИНДУКТИВНОСТИ цепи возврата энергии, которая может быть сделана малой. и в результате максимальная частота повторения импульсов может быть повышена. Во-вторых, цепь возврата гии включена в низковольтной, цепи и не снижает надежности модулятора изза возможности возникновевия возлушного или поверхностного пробоя, и наконец, в-гретьих, энергия, запасенная в линии формирования перед пробоем в нагрузке, и энергия, запасенная в зарядном конденсаторе при .случайном поджиге коммутатора, вторично .используются в очереднгал цикле ;заряда, повышая тем самым КПД модулятора.

ИМПУЛЬСНЫЙ.Ж ДУЛЯТОе по авт.св. 467458, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения частоты повторения импульсов в него введены две цепочки,состоящие из последовательно соединенных истода, резистора и дросселя, причем каждая цепочка подключена парсшлельно зарядному конденсатору в непроводящем по постоянному току направлении, при этом должно выполняться условие , где суммарная емкость зарядных конденсаторов; п - коэффициент трансформации повышающего трансформатора} . емкость линии фО1 шрОвания. 5 сл 00 to ч СО

фш.2

fpi/t.J

Г/;

зал

п п п п/ nS п7 п8 п9