Генератор импульсов Советский патент 1987 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к импульсной технике, а точнее к генераторам электрических импульсов, может быть применено в устройствах формирования мощных электрических импульсов с регулируемой длительностью, например в радиолокационных установка или в технологических электрофизических установках, и является усовешенствованием известного генератора по авт. ев, № 951666.

Цель изобретения - повышение КПД путем улучшения формы выходных импульсов генер атора импульсов.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема генератора импульсов; на фиг. 2 - выполнение схемы управления дополнительным управляемым ключом,

; I eHepaTop импульсов (фиг, 1) содержит источник 1 питания, формирующую линию 2, зарядную цепь 3, последовательно соединенные нагрузку 4 и управляемый ключ 5,второй п-- равляемый ключ 6, емкостный накопитель 7 энергии, дополнительный управляемый ключ 8, блок 9 управления и схему 10 управления дополнительны управляемым ключом 8,

Схема 10 управления (фиг, 2) состоит из датчика 11 тока и блока 12 запуск а, ключ 6 соединен через ключ В с первым .выводом, а через накопитель 7 с вторым выводом источника 1,

Генератор работает следующим образом.

В исходном состоянии формирующая линия 2 разряжена, все управляемые ключи заперты, на емкостном накопителе 7 энергии напряжения нет. Токо в цепях генератора импульсов нет,

В момент времени t импульсом схемы 10 управления включается упраляемый ключ 8, накопитель 7 энергии заряжается от источника 1 питания до напряжения И, по достижении этого напряжения управляемый ключ 8 запирается. Одновременно с этим процессом начинается процесс зарядки формирующей линии 2 от емкостного накопителя 7 энергии через резонансную зарядную цепь 3, Так как волновое сопротивление зарядной цепи 3 больше сопротивления цепи подзарядки емкостного накопителя 7 через управляемый ключ 8 от источника 1 питания, то практически зарядка

формирующей линии определяется напряжением DO на емкостном накопителе энергии 7,

Реальная зарядная цепь 3 имеет некоторое паразитное активное сопротивление, поэтому формирующая линия 2 заряжается лишь до напряжения

и. - 2И, Из-за конечности отношения и

емкостей формирующей линии 2 и емкостного накопителя 7 энергии, последний в процессе зарядки формирующей линии 2 разряжается до напряжения U . Когда формирующая линия 2

о

заряжена, в момент времени t, импульсом из блока 9 управления включается управляемый ключ 5 и формирующая линия 2 начинает разряжаться на нагрузку 4, При этом в последней начинается формирование импульса, а по формирующей линии 2 распространяется волна, амплитуда напряжения которой в случае согласованной нагрузки рав« в, iu.После включения управляемого ключа 5 через некоторое время t.c cr (где Т - время пробега волной всей формирующей линии 2), в момент времени tj, импульсом из блока 9 управления, включается управляемый ключ 6 и формирующая линия 2 начинает разряжаться на накопитель 7 энергии. При этом по формирующей линии 2 распространяется навстречу первой вторая волна, амплитуда напряжения которой определяется разностью на- . пряжения зарядки U формирующей линии 2 и остаточного напряжения Uo

на Нс1копит ше 7 и равна U U, -и;.

Так как остаточное напряжение DO меньше исходного напряжения зарядки U(j емкостного накопителя 7, то амплитуда напрУЕжения второй волны в предлагаемом устройстве больше,, чем в известном устройстве. Вследствие того, что разность напряжения заряд;ки U, формирующей линии 2 и остаточного напряжения U на накопителе 7 энергии определяется в предлагаемом устройстве только потерями в зарядной цепи и не зависит от соотношения их емкостей, а само напряжение зарядки U, формирующей линии 2, определяющее амплитуду напряжения первой волны, зависит, в частности, от соотношения емкостей формирующей линии 2 и накопителя 7

энергии, всегда, т.е. при любых по- терях энергии в зарядной цепи 3, можно добиться равенства амплитуд обеих волн,

В момент времени t движущиеся навстречу одна другой волны встречаются и, при условии равенстза их амплитуд, отражаются друг от друга, как от разомкнутого конца формиру- ющей линии. По возвращении первой волны к последовательно соединенным нагрузке 4 и управляемому ключу 5 формирование выходного импульса заканчивается, а по возвращении второ волны к управляемому ключу 6 заканчивается процесс возврата неиспользованной энергии из формирующей линии 2 в накопитель 7 энергии. После окончания этих процессов, когда формирующая линия 2 разряжена, импульсом схемы 10 управления вновь включается управляемый ключ 8 и осуществляет подзарядку накопителя 7 энегии до напряжения Ug, Далее процессы в схеме периодически повторяются так как выходной импульс формируется за время двойного пробега первой волны по формирующей линии 2 до точки всггречи со второй волной, то длительность сформированного в нагрузке импульса равна

Т„ 2(лс + -Ai Т + it,

и при изменении от изменяется от О до 2 Г

С до + i- (отрицательное ut означает, что t, t, т,е, первым должен быть включен управляемый ключ 6, а вторым - управляемый ключ .5 через время /At/ /t -t,/ t,-tj,).

Таким образом, вследствие того, что в предлагаемом генераторе импульсов за счет введения в него ем- крстного накопителя 7 энергии и дополнительного управляемого ключа 8 со схемой 10 управления амплитуда волны возвращающей неиспользуемую при формировании выходного импульса энергию из формирующей линии 2, увеличена по сравнению с известным, увеличивается и количество возвращаемой энергии. Выходной импульс формируется без пьедестала, а КПД генератора импульсов возрастает.

3543984

При использовании в предлагаемом генераторе импульсов в качестве емкостного накопителя 7 энергии конденсатора, после окончания выходного импульса может наблюдаться хвост в виде нарастающего напряжения и исчезающий через время 2 сГ - С ц , Это обусловлено тем, что по мере возврата энергии из формирующей линии 2 в конденсатор, последний постепенно заряжается, а напряжение второй волны в формирующей линии 2 с течением времени падает. Этот эффект не- позволяет полностью исключить пьедестал, особенно при малом зна

чении волновото сопротивления формирующей линии 2,. и не позволяет получить максимальный КПД, Если же емкостный накопитель 7 энергии выполнить в виде формирующей линии, то в генераторе получен максимальный КОД, так как возврат эне:ргии в такой накопитель энергии осуществляется при постоянном напряжении на его входе. Работа генератора импульсов при этом в принципе не меняется, так как соотношение амплитуд первой и второй волн определяется только соотношениями суммарных емкостей формирующей линии 2 и накопителя 7 энергии и потерями энергии в зарядной цепи 3,

В предлагаемом генераторе схема

10 управления может синхронизироваться обычным способом из блока 9 управления через потенциально развязанный трансформатор или высоковольтный конденсатор, задерживать сигнал

синхронизации на требуемое время, например, с помощью линии задержки и после этого включать управляемый ключ 8, Однако такое выполнение не сложно и ненадежно,

Возможно выполнение схемы 10 управления в более простом виде без связи с блоком 9 управления, например, с помощью делителей напряжения или датчиков тока, так как информаЦию о требуемом моменте включения управляемого ключа 8 может получить непосредственно от формирующей ли- . НИИ 2,

В случае выполнения схемы 10 упавления в виде датчика 11 тока с ополнительным блоком 12 запуска., аботающих под потенциалом зарядки мкостного накопителя 7 энергии, ука- занные недостатки полностью устраняются. Это обусловлено тем, что момент окончания протекания тока через второй управляемый ключ 6, регистри- руем1.1й чувствительным элементом датчика J1 тока, полностью определяет момент включения управляемого ключа 8,, так как в этот момент прекращается возврат энергии из формирующей линии 2 в емкостный накопитель 7 энергий, а также тем, что в такой схеме 10 управления отсутствуют элементы, работающие под высоким напряжением Блок 12 запуска предназначен для первого включения управляемого ключа 8, когда никаких процессов в генераторе еще не происходит и напряжение существует лишь на выходах источника 1 питания. В блоке 12 запуска могут быть элементы, работающие под высоким напряжением, но из-за кратковременности, работы блока 12 запуска они рассчитываются на малую мощность и ввиду этого практически не сказываются на простоте, надежности и КПД генератора и мпульсов.

Формула изобретения

1. Генератор импульсов по авт. св. № 951666, о т л и ч а ю щ и и - с я тем-, что, с целью повышения КПД путем улучшения форм1 1 выходных им

пульсов, в него введены емкостный накопитель энергии и дополнительный управляемый ключ со схемой управления, причем второй вывод второго управляемого ключа соединен через до- полнительн з1й управляемый ключ с первым выводом источника питания, а через емкостный накопитель энергии - с вторым выводом источника питания, а управлякяций вход дополнительного управляемого ключа соединен с выходом схемы управления,

2, Генератор по п. 1, о т л и - чаюп;ийся тем, что, с целью получения максимального КПД, емкостный накопитель энергии выполнен в виде формирующей линии.

3. Генератор по п. 1, о т л и - чающийся тем, что схема управления дополнительным управляемь м ключом содержит блок запуска и датчик тока, выходы которых соединены с управляющим входом дополнительного управляемого ключа, общая шина датчика тока соединена с общей точкой соединения этого ключа с емкостным накопителем энергии, а чувствитель- ный элемент датчика тока расположен в электрической цепи между вторым выводом второго управляемого :ключа и емкостным накопителем энергии.

Редактор М, Бланар

А

Составитель В, Ермаков Техред А.Кравчук

Корректор О.Кравцова

Заказ 5713/54- Тираж 900Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж- 35, Раушская наб. , д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна-я, 4

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах формирования мощных электрических импульсов с регулируемой длительностью, например в радиолокационных системах или тех.нологических электрофизических установках. Цель изобретения - повышение КПД достигается путем улучшения формы выходных импульсов генератора, Для этого в генератор импульсов, содержащий источник питания, форми- . рующую линию 2, зарядную цепь 3, нагрузку 4, управляемые ключи 5 и 6 и блок 9 управления дополнительно введены емкостный накопитель 7 энергии, дополнительный.управляемый ключ 8 и схема 10 управления этим ключом. Емкостный накопитель 7 может быть вы- полнен в виде формирующей линии. Варианты выполнения схемы 10 управле-: ния приводятся в описании изобретения . 2 3. п. ф-лы, 2 ил. гч Ра.1