Стабилизатор импульсного напряжения Советский патент 1984 года по МПК G05F1/56 

1 Изобретение относится к электроте нике и может быть использовано для получения электрических импульсов стабильной-амплитуды, подаваемых на внешнюю нагрузку, например магнетрон ный генератор СВЧ в передатчиках радиолокационных систем или в установках для сварки пластмассовых изделий Известен стабилизатор импульсного напряжения, содержащий источник питания, зашунтированньй конденсатором фильтра, параллельно которому присое динены включенные последовательно основная обмотка зарядного дросселя, зарядный диод и делитель напряжения. линейный импульсный модулятор, вход которого подключен параллельно делителю напряжения, выход делителя чере компаратор соединен с управляющим электродом регулирующего тиристора, ,- V катод которого соединен с общей шиной анодом возвратного тиристора и первой обкладкой конденсатора, вторая обклад ка которого соединена с отводом от дополнительной обмотки зарядного дрос селя райние выводы которой соедине-т. ны соответственно с катодом возвратного и анодом регулирующего тиристоров, управляющие входы которых соеди нены между собой через элемент задерж ки, а также диод, включенный между общей шиной и анодом зарядного диод-а СП. Недостатком стабилизатора является узкий диапазон регулирования амплитуды импульсов при работе на несог ласованную нагрузку. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизатор импульсного напряжения, содержащий источник питания, зашунтированный конденсатором фильтра, положительный полюс источника соединен с общей шиной через включенные последовательно основную обмотку зарядного дросселя, зарядный диод и делитель напряжения, линейный импульс ный модулятор, вход которого подключен параллельно делителю напряжения, выход делителя соединен с входом компаратора, отрицательный полюс источника питания соединен с эмиттерсж транзистора, коллектор которого соединен с общей шиной и анодами первого и второго диодов, при этом каток первого диода соединен с одним из выводов нагрузки модулятора, катод второго диода через третий диод - с ано дом зарядного диода, отрицательный г 34 полюс источника питания - с катодом второго диода через включенные последовательно конденсатор и индуктивность, регулирующий тиристор, катод которого соединен с общей шиной, анод - с анодом зарядного диода, а управляющий электрод присоединен к выходу компаратора, логический элемент ИЛИ, первый вход которого, зашунтированный резистором, присоединен к катоду первого диода, второй вход через элемент задержки - к внешнему источнику импульсов запуска модулятора, а выход логического элемента ИЛИ через импульс,ный трансформатор - к базе транзистора С21. Недостатком известного стабилизатора является сложность, а также низкий КЦЦ при работе на несогласованную нагрузку. Целью изобретения является упрощение стабилизатора и повьшкгние КЦЦ при работе на несогласованную нагрузку. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе импульсного напряжения, содержащем источник питания, выходные вьтоды которого зашунтированы конденсаторе фильтра, паралельно которому подключены последовательно соединенные основная обмотка зарядного дросселя, зарядный диод и делитель напряжения, линейный импульсный модулятор, вход которого подключен параллельно делителю напряжения, а выход делителя соединен с входом компаратора, транзистор, эмиттер которого соединен с отрицательным выводом источника питания, первый диод, последовательно соединенные второй и третий диоды, причем анод второго диода соединен с ойцей шиной, конденсатор и дроссель, выход компаратора соединен с базой транзистора, коллектор которого через последовательно соединенные первьй диод и введенную дополнительную обмотку зарядного дросселя подключен к катоду зарядного диода и входу линейного импульсного модулятора, причем дополнительная обмотка зарядного дросселя включена встречно основной, катод второго диода через конденсатор соединен с анодом зарядного диода, катод которого через дроссель подключен к катоду третьего диода, а отрицательный вывод источника питания соединен с общей шиной. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема стабилизатара; на фиг. 2 - эпюры напряжений и токов в элементах стабилизатора. Стабилизатор импульсного напряжения (фиг. 1) содержит источник 1 питания, конденсатор 2 фильтра, зарядный дроссель с основной обмоткой 3, зарядный диод 4, делитель 5 напряжения, линейный импульсньй модулятор 6 содержащий тиристор 7, линию 8 форми рования и нагрузку 9, компаратор 10, транзистор 11, первьш, второй и третий диоды 12-14,конденсатор 15, дро сель 16 и дополнительную обмотку 17 зарядного дросселя, причем выходные вьшоды источника 1 питания зашунтированы конденсатором 2 фильтра, параллельно которому присоединены включенные последовательно основная обмотка 3 зарядного, дросселя, зарядный диод 4 и делитель 5 напряжения. Вход линейного импульсного модулятора 6 (т.е. анод и катод тиристора 7) включен параллельно делителю 5 напряжения, выход которого соединен с входом компаратора 10, эмиттер транзистора 11 соединен с отрицатель ным выводом источника 1 питания, вто рой и третий диоды 13 и 14 включены последовательно, причем анод диода 1 соединен с общей шиной, выход компаратора 10 - с базой транзистора 11, коллектор которого через соединенные последовательно первьй диод 12 и дополнительную обмотку 17 зарядного дросселя, включенную встречно относительно обмотки 3, подключен к като ду зарядного диода А. Катод второго диода 13 через конденсатор 15 соединен с анодом зарядного диода 4, катод которого через дроссель 16 подключен к катоду третьего диода 14, а отрицательный вывод источника 1 питания соединен с общей шиной. Стабилизатор импульсного напряжения работает следукидим образом. В исходном состоянии, а паузахмежду импульсами, тиристор 7 и транзистор 11 заперты и происходит ре- зонансный заряд линии 8 формирования через обмотку 3 и нагрузку 9 от исто ника 1 до напряжения Eg. При этом предполагается, что нагрузка 9 подключена через согласукиций трансформа тор, через первичную обмотку которого, протекает ток заряда накопителя ig (фиг, 2«). Часть зарядного напряжения Eg с выхода делителя 5 поступает на вход компаратора 10. Как только напряжение Eg достигнет величины заданного номинала Е д ном на выходе компаратора 10 появляется импульс , отпирающий транзистор 11 (фиг. 2Б). При этом все напряжение Eg 40 EI прикладывается к обмотке 17, имеющей меньшее число витков, чем обмотка 3 (где Е - напряжение Источника 1). В резульатате на обмотке 3 возникает напряжение Ео,, которое стремится стать большим, чем напряжение Е ц источника 1. Напряжение EJ в момент отпирания транзистора 11 и диода 12 прикладьшается плюсом к плюсу источника 1 и минусом к аноду диода 4, так как обмотки 3 и 17 включены встречно одна относительно другой (фиг. 2а). В результате диод 4 запирается, а диод 13 открывается. Избыточная энергия, накопленная как в линии 8, так и в индуктивности обмотки 3 зарядного дросселя, передается частью в источник 1 и конденсатор 2, а частью в конденсатор 15 по цепи} обмотка 3 - конденсатор 15 диод 13 - источник 1, 3ашунтированньй конденсатором 2. В результате запирания диода 4 и отпирания диода 12 и транзистора 11 дальнейшее нарастание напряжения Eg на линии 8 прекращается. Тем самым достигается фиксация напряжения Е на заданном уровне Egj corist. В течение интервала Тад, пока импульс Ei удерживает транзистор 11 в открытой состоянии, напряжение Е на конденсаторе 15 .возрастает (фиг. 2г). После окончания импульса Е(о транзистор 11 запирается, энергия из обмотки 3 дросселя к этому времени полностью передается в источник 1 и конденсатор 15, поэтому диоды 13, 14 и 4 запиргиотся. В момент поступления очередного импульса запуска Е: на управляющий электрод тиристора 7 он отпирается, и на нагрузке 9 формируется импуль Eg стабильной амплитуды, зависящей однозначно от величи« %ном const (фиг. 2А,е ). Этот импульс получается в -результате полного разряда линии 8 формирования на нагрузку 9 через тиристор 7. При этом предполагается, что сопротивление нагрузки 9 равно характеристичес5кому сопротивлению линии 8 формирова ния. Длительность импульса Eg опреде ляется величиной удвоенного времени задержки в пинии 8. После разряда линии 8 тиристор 7 выключается, и начинается следующий цикл резонансного заряда линии 8. При этом первоначально из-за запирания диода 4 напряжением поступаю щим на его катод через диод 14, заряд линии 8 идет по цепи: источник 1 обмотка 3 - конденсатор 15 - диод 14 дроссель 16 - линия 8 - нагрузка 9. После разряда конденсатора 15 открывается диод 4, и дальнейший заряд линии 8 протекает по цепи: источник 1 - обмотка 3 - диод 4 - линия 8 - нагрузка 9. Таким образом, избыточная энергия переданная в конденсатор 15 при отпираний транзистора 11, в течение интервала времени Т/ю из линии 8 и индуктивности обмотки 3 вновь возвра щается в линию 8. Этим достигается повышение ЩЦ стабилизатора. Диод 12 при этом запирается, поскольку напряжение на его аноде в течение части зарядного цикла отри3Ацательно. Тем caMbw достигается защита коллектора -р-п транзистора 11 от поступления на него напряжения отрицательной полярности. Если сопротивление нагрузки 9 окажется меньшим, чем характеристическое сопротивление линии 8, то после окончания импульса в линии 8 остается некоторая часть неизрасходованной энергии (отразившейся от рассогласования нагрузки 9). На линии 8 окажется напряжение отрицательной полярности, которое может вызвать отпирание диодов 4 и 13. В результате избыточная энергия из линии 8 (возникшая в результате отмеченного рассогласования нагрузки) передается в основном в конденсатор 15. Индуктивность дросселя 16 выбирается достаточно большой величины, чтобы практически,.предотвратить протекание через нее тока разряда линии 8 в этих условиях. В начале следующего зарядного цикла энергия из конденсатора 15 аналогично передается обратно в линию 8. Этим достигается по ышение КПД стабилизатора при работе его на несогласованную нагрузку.

СТАБИЛИЗАТОР ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯ)ШНИЯ, содержащий источник питания, выходные вьтоды которого зашунтированы конденсатором фильтра, параллельно которому подключены последовательно соединенные основная обмотка зарядного дросселя, зарядный диод и делитель напряжения, линейный импульсньй модулятор, вход которого параллельно пoдкJиoчeн делителю напряжения, a выход делителя соединен с входом компаратора, транзистор, эмиттер которого соединен с отрицательным вьшодом источника питания, первый диод, последовательно соединенные второй и третий диоды, причем анод второго диода соединен с общей шиной, конденсатор и дроссель, отличающийся тем, что, с целью упрощения стабилизатора и повыпения КПД при работе на несогласованную нагрузку, выход компаратора соединен с базой транзистора, коллектор которого через последовательно соединенные первый диод и введенную дополнительную обмотку зарядного дросселя подключен к катоду зарядного диода и входу -линейного импульсного модулятора, причем дополнительная обмотка зарядного дросселя включена встречно (Л основной, катод второго диода через конденсатор соединен с анодом зарядного диода, катод которого через дроссель подключен к катоду третьего § диода, a отрицательный вывод источника питания соединен с общей шиной. ел о САР 4