Импульсный модулятор Советский патент 1986 года по МПК H03K7/02 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в формирователях импульсов.

Целью изобретения является повышение надежности и КПД, путем исключения электронной лампы с цепями накала и охлаждения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема импульсного модулятора; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Импульсный модулятор содержит заряд- ную цепь 1, формирующую линию 2, нагрузку 3, коммутатор 4, делитель 5 напряжения, дифференциальный усилитель 6, источник 7 опорного напряжения, резистор 8, транзистор 9, ключ 10, блок 11 контроля, диод 12, источник 13 постоянного напряжения, формирователь 14, трансформатор 15, диод 16, причем соединенные последовательно зарядная цепь 1, формирующая линия 2 и нагрузка 3- включены между щипой питания и общей шиной, между выходом зарядной цепи 1 и общей щиной включены коммутатор 4, источник 7 опорного напряжения, делитель 5 напряжения, выходы источника 7 опорного напряжения и делителя 5 напряжения подключены к входам дифференциального усилителя 6, выход которого соединен с входом блока 11 контроля и базой транзистора 9, эмиттер которого через резистор 8 соединен с выходом зарядной цепи 1, первыми выводами ключа 10 и блока 11 контроля и катодом диода 16, анод которого соединен с коллектором транзистора 9, вторым выводом ключа 10, анодом диода 12 и вторым выводом блока 11 контроля, первый выход которого соединен с управляющим входом ключа 10, а второй выход через соеди- ненные последовательно формирователь 14 и трансформатор 15 соединен с входом источника 13 постоянного напряжения, включенного между катодом диода 2 и шиной питания, а управляющий вход коммутатора соединен с шиной запускающих импульсов.

На временной диаграмме (фиг. 2) приведены форма 17 напряжения на формирующей линии 2, форма 18 тока коллектора транзистора 9, форма 19 напряжения на выходе дифференциального усилителя 6, форма 20 напряжения эмиттер-коллектор транзистора 9, форма 21 напряжения на втором вы- ходе блока 11 контроля, форма 22 напряжения на выходе формирователя 14, форма 23 напряжения на первом выходе блока 11 контроля.

Источник 13 постоянного напряжения мо- ж.ет быть выполнен в виде соединенных последовательно конденсаторов, параллельно которым подключены транзисторные ключи, управляемые от подключенных к трансформатору 15 выпрямителей.

Ключ 10 может быть выполнен из последовательно соединенных мощного транзистора и резистора и предназначен для, за

0 0

5

0

5

0

ЩИТЫ транзистора 9 от пробоя при включении питания или возрастания его напряжения до максимального значения.

Блок контроля содержит делители напряжения и пороговые устройства или может быть выполнен в виде широтно-импульсного модулятора, длительность выходного импульса которого на первом выходе пропорциональна превышению напряжения на транзисторе 9 порогового уровня Ua, а длительность выходного импульса на втором выходе пропорциональна снижению напряжения на транзисторе относительно порогового уровня Ui, причем Ui выбирается минимальным, при этом сохраняется работоспособность стабилизации напряжения на формирующей линии 2, а J 2 зависит от предельно допустимых характеристик транзистора 9.

Источник 7 опорного напряжения состоит из амплитудного детектора и многозвенного RC-фильтра с высоким коэффициентом фильтрации, выходное напряжение которого изменяется лишь при долговременных изменениях напряжения питания импульсного модулятора.

Импульсный модулятор работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на модулятор формирующая линия 2 начинает заряжаться через зарядную цепь 1 и нагрузку 3. Когда напряжение на транзисторе

9превысит величину U2 (эпюра 20), с первого выхода блока 11 контроля на вход ключа

10поступает импульс положительной полярности, открывающий ключ 10. Конденсаторы источника 13 постоянного напряжения начинают заряжаться через ключ 10 и диод 12. Когда напряжение эмиттер-коллектор транзистора 9 станет меньще U2 (эпюра 20), ключ 10 закрывается и заряд конденсаторов источника 13 постоянного напряжения прекращается. С выхода дифференциального усилителя 6 на базу транзистора 9 поступает небольшое положительное напряжение до тех пор, пока амплитуда напряжения на выходе делителя 5 напряжения меньще напряжения на выходе источника 7 опорного напряжения. При этом транзистор 9 закрыт. Когда напряжение на формирующей линии 2 приблизится к конечому регулируемому уровню UK.P. (эпюра 17), а напряжение на выходе делителя 5 напряжения - к выходному напряжению источника 7 опорного напряжения, напряжение на выходе дифференциального усилителя 6 начинает уменьшаться (эпюра 19), транзистор 9 открывается и начинается экспоненциальный разряд формирующей линии 3 до уровня UK.р. напряжения (эпюра 17) через резистор 8, транзистор 9, диод 12, источник 13 постоянного напряжения, источник питания, нагрузку 3. Чем больще величина выходного напряжения делителя 5 напряжения превышает величину опорного напряжения, тем сильнее открывается транзистор 9, и

тем больше ток разряда формирующей линии 2 (эпюра 18).

Если при разряде формирующей линии 2 напряжение на транзисторе 9 превышает величину U2 (эпюра 20) с первого выхода блока 11 контроля на ключ 10 поступает импульс положительной полярности (эпюра 23), открывающей ключ 10. При этом регулируемый разряд формирующей линии 2 осуществляется также через ключ 10. Последний открыт до тех пор, пока напряжение на транзисторе 9 не уменьщится до величины U2. При регулируемом разряде формирующей линии 2 напряжение на источнике 13 постоянного напряжения увеличивается, поскольку его конденсаторы заряжаются током разряда формирующей линии 2. При этом величина напряжения эмиттер-коллектор транзистора 9 уменьшается. Как только величина напряжения эмиттер-коллектор транзистора уменьшится до величины Ui (эпюра 20), с второго выхода блока 11 контроля на вход формирователя 14 поступает импульс положительной полярности (эпюра 21). При этом с выхода формирователя 14 на первичную обмотку трансформатора 15 поступает импульсное напряжение (эпюра 22), с вторичных обмоток трансформатора 15 на входы источника 13 постоянного напряжения поступает импульсное напряжение, управляющее величиной напряжения источника 13 постоянного напряжения путем разряда его конденсаторов. Как только величина напряжения на транзисторе 9 станет больще величины Ui, напряжение на выходе блока 11 контроля станет равным нулю и разряд конденсаторов источника 13 постоянного напряжения прекращается. Когда величина напряжения на формирующей линии уменьшится до уровня UK-P., транзистор 9 закрывается и разряд формирующей линии 2 прекращается.

При поступлении импульса запуска на управляющий вход коммутатора 4 формирующая линия 2 разряжается через коммутатор 4 и нагрузку 3, на которой формируется импульс отрицательной полярности.

При очередном заряде формирующей линии 2 напряжение коллектор-эмиттер транзистора 9 равно нулю до тех пор, пока величина напряжения на формирующей линии 2 не превысит величину UHHT+UIS, где Упит. - напряжение источника питания модулятора; Uis - напряжение источника 13 постоянного напряжения. При этом диод 12 закрыт и препятствует разряду конденсаторов источника 13 постоянного напряжения. С второго выхода блока 11 контроля на вход формирователя 14 положительные импульсы не поступают до тех пор, пока на выходе дифференциального усилителя 6 не появится отрицательное напряжение, даже если величина напряжения на транзисторе 9 меньше Ui (эпюра 20). Блок 11

5

контроля поддерживает напряжение на транзисторе 9 в пределах Ui-U2, при изменениях напряжения источника питания и изменениях величины нагрузки 3 модулятора. .Диод 16 предназначен для защиты транзистора 9. При небольших пульсациях источника питания модулятора управление источником 13 постоянного напряжения возможно при помощи однополярных импульсов, поступающих с выхода формирователя 14.

0 При регулировании напряжения на формирующей линии 2, при ее разряде до конечного регулируемого уровня UK.P. напряжения через резистор 8, транзистор 9, диод 12, источник 13 постоянного напряжения, источник питания модулятора, нагрузку 3 часть избыточной энергии, накопленной формирующей линией 2, возвращается в источник питания модулятора, что увеличивает КПД модулятора.

Мощность, рассеиваемая транзистоQ ром 9 и элементами источника 13 постоянного напряжения, не изменяется при изменении сопротивления нагрузки 3 модулятора, поскольку при изменениях напряжения на формирующей линии 2 соотношение выходных напряжений источника 7 опорного

5 напряжения и делителя 5 напряжения не изменяется,что повышает надежность работы транзистора 9 и вместе с ним надежность работы импульсного модулятора в целом.

Таким образом, введение в импульсный модулятор новых элементов: ключа, источника постоянного напряжения, диодов и блока контроля позволило повысить кпд за счет подзаряда конденсаторов источника питания модулятора и исключения электронной лампы с ее цепями накала и охлаждения, что в свою очередь повышает надежность устройства. Повышению надежности устройства также способствует параллельное включение разрядного транзистора и ключа, предохраняющего транзистор от пробоя.

0

Формула изобретения

0

45

Импульсный модулятор, содержащий включенные между шиной источика питания и общей шиной соединенные последовательно зарядную цепь, формирующую линию и нагрузку, включенные параллельно между выходом зарядной, цепи и общей

Q шиной делитель напряжения и коммутатор, вход которого соединен с шиной запускающих импульсов, дифференциальный усилитель, первый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, первая шина которого соединена с обп;ей ши55 ной, второй вход дифференциального усилителя соединен с выходом делителя напряжения, а выход - с базой транзистора, эмиттер которого соединен с первым выводом резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, в него дополнительно введены ключ, два диода, блок контроля, формирователь, трансформатор и источик постоянного напряжения, причем первый вывод ключа, первый вывод блока контроля и коллектор транзистора соединены с анодами обоих диодов, катод первого из которых соединен с вторым выводом резистора, вторым выводом ключа, второй шиной источника опорного напряжения, выходом зарядной цепи и вторым выводом блока контроля, вход которого соединен с базой транзистора, первый выход - с уп- равляюш;.им входом ключа, а второй выход через соединенные последовательно формирователь и трансформатор - с входом источника постоянного напряжения, включенного между катодом второго диода и шиной питания.

Изобретение относится к импульсной технике. Может использоваться в формирователях импульсов. Цель изобретения - повышение КПД, достигается путем исключения электронной лампы с цепями накала и охлаждения. Для этого в модулятор, содержащий зарядную цепь 1, формирующую линию 2, нагрузку 3, коммутатор 4, делитель 5 напряжения, дифференциальный усилитель 6, источник 7 опорного напряжения, резистор 8 и транзистор 9, дополнительно введены ключ 10, блок 11 контроля, диоды 12 и 16, источник 13 постоянного напряжения, формирователь 14, трансформатор 15. Ключ 10 может быть выполнен из последовательно соединенных мощного транзистора и резистора и предназначен для защиты транзистора 9 от пробоя при включении питания или возрастания его до максимального значения. 2 ил. $ (Л 1чЭ ел со Фи&. t

17

18

23

t

фиг. 2

Редактор Н. Слободяник Заказ 442.5/57

Составитель Е. Борзов

Техред И. ВересКорректор И. Муска

Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4