Способ генерирования импульсов магнитно-тиристорным генератором и магнитно-тиристорный генератор Советский патент 1987 года по МПК H03K3/53 

предусматривает: заряд накопительного конденсатора (НК) с последующим его разрядом и подмагничивание в обратном направлении переключающего дросселя магнитного звена сжатия (МЗС); измерение напряжения на НК в интервале времени от момента окончания перезаряда НК в предьщущем цикле до момента начала его заряда в текущем цикле. В этот же момент времени измеряют напряжение источника питания, а подмагничивание переключающего дросселя МЗС производят в паузе до заряда НК напряжением, пропорциональным сумме измеренных напряжений.

1

Изобретение относится к генерированию электрических колебаний и может быть использовано для генерирования импульсов повышенной временной стабильности с помощью магнитно- тиристорных генераторов.

Цель изобретения - повьппение ста бильности длительности выходных импульсов при пакетно-импульсном режиме работы.

На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема магнитно-тирис- торного генератора, на фиг. 2 - схема синхронизатора,- на фиг, 3 - схема формирователя строб-импульсон, на фиг. 4 схема сумматора, на фиг,5 - временные диаграммы работы устройства, на фиг. 6 - график кривых намагничивания переключающего дросселя.

Способ генерирования импульсов магнитно-тиристорным генератором включает заряд накопительного конденсатора с последующим его разрядом и подмагничивание в обратном направлении переключающего дросселя магнитного звена сжатия, в котором измеряют напряжение на накопительном конденсаторе в интервале времени от момента окончания его перезаряда в предыдущем цикле до момента начала его заряда в текущем цикле, в этот же момент времени измеряют напряжение источника питания, подмагничивание переключающего дросселя магнитного звена сжатия производят в паузе до

56217

Измеряют напряжение на НК в интерва- . ле от момента окончания его перезаряда в предыдущем цикле до момента заряда в текущем цикле путем измерения тока утечки. Генератор, реализующий данньш способ, выполнен на двух тиристорах 3, 5, двух дросселях 2 и 4, трансформаторе 6 и содержит измеритель 9 напряжения, блок 11 синхронизации, формирователь 14 строб-импульсов, сумматор 15, формирователь 16 импульсов на двух тиристорах 43 и 44, резисторы, конденсаторы и диоды, показанные на принципиальной схеме. 2 с.п. ф-лы, 6 ил.

0

5

заряда накопительного конденсатора напряжением, пропорциональным сумме измеренных напряжений.

Измеряют напряжение на накопительном конденсаторе в интервале от момента окончания его перезаряда в предыдущем цикле до момента заряда в текущем цикле путем измерения тока утечки.

Магнитно-тиристорный генератор для осуществления предлагаемого способа (фиг. 1) содержит шину 1 питания, первый дроссель 2, первьш тиристор 3, второй дроссель 4, второй тиристор 5. трансформатор 6, первый вьшод первичной обмотки которого подключен к общей шине, первьй и второй конденсаторы 7. 8, измеритель 9 напряжения, нагрузку 10, синхронизатор 11, первая обкладка первого конденсатора 7 подключена к катоду первого тиристора 3. параллельно вторичной обмотке трансформатора 6 подключен второй конденсатор 8, первая обкладка которого соединена с первьм выводом второго дросселя 4, второй вывод которого соединен с нагрузкой 10, вторая выходная шина соединена с второй обкладкой второго конденсатора В, управляющие входы первого и второго тиристоров 3 и 5 подключены соответственно к первому и второму выходам синхронизатора 11, датчик 12 тока утечки первого кон- 5, денсатора 7, включенный между втоО

5

0

рой обкладкой первого конденсатора 7 и общей шиной, третий дроссель 13 формирователь 14 строб-импульсов, сумматор 15 и формирователь 16 импульсов напряжения, первые входы измерителя 9 напряжения и формирователя 14 строб-импульсов подключены к второй обкладке первого конденсатора 7, второй вход измерителя 9 напря- жения - к второму выходу синхронизатора 11, третий вход - к выходу формирователя 14 строб-импульсов и первому входу сумматора 15, а выход - к второму входу сумматора, третий вход которого соединен с шиной 1 питания, а выход - с первым входом формирователя 16 импульсов напряжения, второй вход которого подключен к первому выходу.синхронизатора 11 и второму входу формирователя 14 строб-импульсов, третий вход формирователя 16 импульсов напряжения соединен с третьим выходом синхронизатора, а выход - с первым выводом третьей обмоткой трансформатора 6, второй выв од котррой подключен к общей шине, последовательно соединенные первый дроссель 2, первый тиристор 3, третий дроссель 13. второй тиристор 5, катод которого подключен к второму выводу первичной обмотки трансформатора 6.

Синхронизатор 11 содержит последовательно соединенные задающий генератор 17, формирователь 18 импульсов, элемент И 19, первый элемент 20 задержки и второй элемент 21 задержки, выход задающего генератора 17 соединен с вторым входом элемента И 19, а выходы элемента И 19, первого элемента 20 задержки и второго элемента 21 задержки являются соот- ветственно первым, третьим и вторьм выходами синхронизатора 11.

Формирователь 14 строб-импульсов содержит ждущий мультивибратор 22, элемент И 23, дифференцирующую цепь 24, вход которой является первым входом формирователя строб-импульсо формирователь 25 импульсов и RS- триггер 26, выход ждущего мультивибратора 22 соединен с первым входом элемента И 23, второй вход которого соединен с выходом формирователя 25 импульсов, вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи 24, а выход элемента И 23 соединен с первым входом RS-триггера 26, второй

0

2

g 5 о

5

0

5

0

5

17 4

вход которого соединен с входом ждущего мультивибратора 22 и является вторым входом формирователя 14 строб-импульсов, выходом которого является выход RS-триггера 26.

Сумматор 15 содержит последовательно соединенные дифференциальный усилитель 27. .аналоговый коммутатор

28и усилитель 29 мощности, второй вход аналогового коммутатора 28 является первым входом сумматора 15, выход усилителя 29 мощности соединен через делитель 30 напряжения с первым входом дифференциального усилителя 27, а второй вход дифференциального усилителя 27 соединен с пер - выми выводами первого и второго резисторов 31 и 32, вторые выводы которых являются соответственно вторым и третьим входами сумматора 15, второй вход дифференциального усилителя 27 подключен через третий резистор 33 к общей шине, выход усилителя

29мощности является выходом сумматора 15.

Измеритель 9напряжения выполнен на дифференциальном усилителе 34, шунтированном конденсатором 35, первом и втором ключах 36 и 37, причем вход второго ключа является первым входом измерителя напряжения, параллельно конденсатору 35 включен первый ключ 36, управляющий вход которого является вторым входом измерителя 9 напряжения, третьим входом которого является управляющий вход второго ключа 37, а выход подключен через первый резистор 38 к инверсному входу дифференциального усилителя 34, выход которого является выходом измерителя 9 напряжения, а неинвертирующий вход подключен через второй резистор 39 в общей шине.

Датчик 12 тока утечки выполнен на резисторе 40, первый и второй выводы которого являются соответствующими входами датчика 12 тока и шунтированы первым и вторым встречно-параллельно включенными диодами 41 и 42.

Формирователь 16 импульсов напряжения состоит из первого и второго встречно-параллельно включенных тиристоров 43 и 44, катод первого является первым входом формирователя импульсов, управляющие входы первого и второго тиристоров 43 и 44 являются соответственно вторым и третьим

5

входами формирователя 16 импульсов напряжения, катод первого тиристора .43 подключен . через конденсатор 45 к общей шине, анод первого тиристора 43 подключен через катушку 46 индуктивности к выходу формировател 16 импульсов напряжения. Выходные шины подключены к нагрузке, наприме индуктивно связаны с колебательным контуром.

Генератор работает следующим образом,

В исходном состоянии конденсатор 7 заряжен до некоторого напряжения. С приходом синхроимпульса на тиристор 5 (фиг. За) происходит перезаря конденсатора 7 через дроссель 13, тиристор 5, трансформатор 6на конденсатор 8 (интервал t - 1:,фиг.5в е). Это напряжение прикладывается к дросселю 4, и в момент t2 он насьща ется (точка А, фиг. 6). Происходит пер1езаряд конденсатора 8 на нагрузку 10 - колебательную систему (интервал t 2 t,,) и формирование в ней выходного радиоимпульса. В момент t,j дроссель 4 выходит из насыщения и конденсатор 8 разряжается через -трансформатор 6 на конденсато 7, заряжая его до некоторого отри- .цательного значения напряжения (интервал С 3 - t , фиг. 5в, е). В момент t (окончание перезаряда накопительного конденсатора) по сигналу с формирователя 14 строб-импульсов включаются сумматор 15 и измеритель 9 напряжения, измеряющий напряжение утечки конденсатора 7 с датчика 12 тока утечки.

Датчик 12 тока утечки выполнен таким образом, что на большой 1раз- рядньм ток накопительного конденсатора он не реагирует, так как в это время диоды 41 и 42 открыты. Через датчик 12 протекает ток разряда (ин терва.лы t - t , t,, - t , фиг. 5г) и ток заряда (интервал t - t, фиг. 5г) конденсатора 7. Когда на конденсаторе 7 устанавливается напряжение перезаряда (интервал t - t фиг, 5в)S диоды закрыты и через резистор 40 протекает малый ток утечки конденсатора 7. При этом величин резистора 40 можно выбрать таким образом, что падение напряжения на нем не открывает диоды 41 и 42, тогда сопротивление диодов велико (порядка сотен килоом) и можно с боль

0

5

0

5

0

5

0

5

шои степенью точности считать, что весь ток утечки течет через этот резистор (фиг. 5д), Интегрируя падение напряжения на нем (интервал t - t , фиг. 5д), можно определить изЬменение напряжения на конденсаторе

7 за счет тока утечки. Для этого напряжение с датчика 12 тока утечки поступает на измеритель 9 напряжения и формирователь 14 строб-импульсов.

Измеритель 9 напряжения выполнен на основе дифференциального усилителя 34, работающего в режиме интегрирования. Поступая на ключ 36, разрядный синхроимпульс обнуляет интегратор, разряжая конденсатор 35 (момент t -, фиг. 5и) . Далее формирователь 14 строб-импульсов вырабатывает импульс, длительность которого равна интервалу времени от окончания перезаряда конденсатора 7 (момент t , фиг. 5в) до синхроимпульса на тиристор 3 (момент t, фиг. 5в). Этот сигнал с формирователя 14 (фиг. 5ж) поступает на сумматор 15 и ключ 37 измерителя 9 напряжения. Ключ 37 открывается, и происходит интегрирование напряжения утечки, снимаемого с датчика 12, Проинтегрированное напряжение утечки с выхода дифференциального усилителя 34 суммируется во включенном сумматоре 15 с напряжением питания, снимаемым с шины 1 питания. Сигнал, пропорциональный их сумме, с сумматора 15 подается на формирователь 16 импульсов напряжения, заряжая конденсатор 45. С приходом синхроимпульса на тиристор 3 (момент t,-, фиг. 56) происходит заряд конденсатора ,7 (фиг. 5в), заканчивается работа сумматора 15 и измерителя 9 напряжения и происходит формирование импульса напряжения в формирователе 16 следующим образом.

По синхроимпульсу, поступающему на управляющий вход тиристора 44, конденсатор 45 разряжается на третью обмотку трансформатора 6, и на выходе формирователя 16 начинается формирование управляющего импульса напряжения (интервал t - t , фиг.5л). Это напряжение с помощью третьей обмотки трансформатора 6 заряжает конденсатор 8 (фиг. 5е), После полного перезаряда конденсатора 45 на конденсатор 8 (момент tg, фиг. 5л) на управляющий вход тиристора 43 поступает синхроимпульс (фиг. Ьи),

, .7 .

тиристор 43 включается и происходит обратный перезаряд конденсатора 8 на конденсатор 45 формирователя 16 (до момента с, фиг. 5л),

Форма управляющего импульса нап- ряжения показана на фиг. 5л. Такой же импульс и на конденсаторе 8. но полярность его такова, что он под- магничивает дроссель 4 в обратном направлении (фиг. 5е).

В результате.к дросселю 4 прикла- дьшается импульс напряжения, который переводит сердечник дросселя из точки Б в точку В (фиг. 6), т.е. в состояние, скорректированное в соответствии с напряжением питания и напряжением утечки накопительного конденсатора.

С приходом следующего синхроимпульса на тиристор 5 процесс, описанный выше, повторяется.

Формирователь 14 (фиг. 4) работает следующим образом. По синхроимпульсам (фиг. 5а, б) происходит заряд и разряд конденсатора 7 через датчик 12 тока утечки. Напряжение, которое образуется на датчике 12, поступает на первый вход формирователя 14 строб-импульсов, т.е. на дифференцирующую цепь 24 (фиг. 5). Продифференцированное напряжение поступает на формирователь 25 импульсов, который вырабатывает последовательность коротких импульсов из положительных продифференцированных импульсов.

На второй нход формирователя 14 строб-импульсов подаются синхроим- пульЬы с входа тиристора 3 и поступают на вход ждущего мультивибратора 22 и на R-вход RS-триггера 26, обнуляя его. Сигналы с первого выхода синхронизатора поступают на вход мультивибратора 22 и с его выхода - на вход элемента И 23, на другой вход которого поступает сигнал с выхода формирователя 25. С выхода элемента И 23 снимается импульс, соот- ветствующий окончанию перезаряда конденсатора 7, и подается на S-вход RS-триггера 26, устанавливая его в единичное состояние. С приходом следующего зарядного синхроимпульса процессы, описанные выше, повторяются. В результате с выхода формирователя 14 снимается импульс, длительность которого равна интервалу време

0

5

0

25

0

35

40

45

50

55

17«

ни от окончания перезаряда конденсатора 7 до зарядного синхроимпульса.

Формула изобретения

1.Способ генерирования импульсов магнитно-тиристорным генератором, включающий заряд накопительного кон-- денсатора с последующим его разрядом , и подмагничивание в обратном направлении переключающего дросселя магнитного звена сжатия, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния стабильности длительности выходных импульсов при пакетно-импульсном режиме работы, измеряют напряжение

на накопительном конденсаторе в интервале времени от момента окончания его перезаряда в предыдущем цикле до момента его заряда в текущем цикле, в этот же момент времени измеряют напряжение источника питания, подмагничивание переключающего дросселя магнитного звена сжатия производят в паузе до заряда накопительного конденсатора напряжением, пропорциональным сумме измеренных напряжений,

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что измеряют напряжение на накопительном конденсаторе в интервале времени от момента окончания его перезаряда в предыдущем цикле до момента заряда его в текущем цикле путем измерения тока утечки.

3.Магнитно-тиристорный генератор, содержащий шину питания, первый дроссель, первый тиристор, второй дроссель, второй тиристор, трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого подключен к общей шине, первый и второй конденсаторы, измеритель напряжения, выходные шины, синхронизатор, первая обкладка пер;вого конденсатора подключена к като-- ду. первого тиристора, параллельно вторичной обмотке трансформатора подключен второй конденсатор, первая обкладка которого соединена с первым выводом второго дросселя, второй вывод которого соединен через колебательную систему с второй обкладкой второго конденсатора, управляющие входы первого и второго тиристоров подключены соответственно к первому и второму выходам синхронизатора, отличающимися

91

тем, что, с целью повышения стабильности длительности BbixoflHf x импульсов при пакетно-импульсном режиме работы, в него введены датчик тока утечки первого конденсатора, включенный между второй обкладкой первого конденсатора и общей шиной, третий дроссель, формирователь строб- импульсов, сумматор и формирователь импульсов напряжения, первые входы измерителя напряжения и формирователя строб-импульсов подключены к второй обкладке первого конденсато- ра, второй вход измерителя напряже- ния - к второму выходу синхронизатора, третий вход - к выходу формирователя строб-импульсов и первому входу сумматора, а выход --к второму входу сумматора, третий вход которого соединен с ишной питания, а выход - с первым входом формирователя импульсов напряжения, второй вход которого подключен к первому выходу синхронизатора и второму входу форми рователя строб-импульсов, третий вход формирователя импульсов напряжения соединен с третьим выходом синхронизатора, а выход - с первьм выводом третьей обмотки трансформатора, второй вывод которой подключен к общей шине, последовательно соединенные первый дроссель, первый тиристор, третий дроссель, второй тиристор, катод которого подключен к второму выводу первичной, обмотки трансформатора.

4.Магнитно-тиристорный генератор поп. 3, отличающийся тем, что синхронизатор содержит последовательно соединенные задающий генератор, формирователь импульсов, элемент И, первый элемент задержки

и второй элемент задержки, выход задающего генератора соединен с вторым входом элемента И, а выходы элемента И, первого и второго элементов задержки являются соответственно первым, вторым и третьим выходами синхронизатора.

5.Магнитно-тиристорный генератор по п. 3, отличающийся тем, что формирователь строб-импульjCOB содержит ждущий мультивибратор, элемент И, дифференцирующую цепь, вход которой является первым входом формирователя строб-импульсов, формирователь импульсов и RS-триггер, вы

5

0

0

5

0

5

0

5

17,10

ход жд: тцего мультивибратора .соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соеди1 ен с выходом формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, а выход элемента И соединен с первым входом RS-триггера, второй вход которого соединен с входом ждущего мультивибратора и является вторым входом формирователя стр об- импульсов, выходом которого является выход RS-триггера.

6.Магнитно-тиристорньм генератор по п. 3, отличающ.ийся тем, что. сумматор содержит последовательно соединенные дифференциальный усилитель, аналоговый коммутатор и усилитель мощности, второй вход аналогового коммутатора является первым входом: сумматора, выход усилителя мощности соединен через делитель напряжения с первым входом дифференциального усилителя, а второй вход дифференциального усилителя соединен с первыми выводами первого и второго резисторов, вторые выводы которых являются соответственно вторым и третьим входами сумматора, второй вход дифференциального усилителя подключен через третий резистор

к общей шине, выход усилителя мощности является выходом сумматора.

7.Магнитно-тиристорный генератор по п. 3, отличающийся тем, что измеритель напряжения выполнен на дифференциальном усилителе, шунтированном конденсатором, первом

и втором ключах, вход второго ключа является первым входом измерителя напряжения, параллельно конденсатору включен первый ключ, управляющий вход которого является вторым входом измерителя напряжения, третьим входом которого является управляющий вход второго ключа, а выход подключен через первый резистор к инверсному входу дифференциального усилителя, выход которого является выходом измерителя напряжения, а неинвертирующий вход подключен через второй резистор к общей шине.

8.Магнитно-тиристорный генератор поп, 3, отличающийся тем, что датчик тока утечки выполнен на резисторе, первый и второй выводы которого являются входами датчика тока и шунтированы первым и вторым

11

встречно-параллельно включенными диодами.

9. Магнитно-тиристорный генератор по п. 3, о т л и ч а ю щ и и с я . тем, что формирователь импульсов напряжения состоит из первого и второго встречно-параллельно включенных тиристоров, катод первого является первым входом формирователя импуль1356217

12

сов напряжения, управляющие входы первого и второго тиристоров являются соответственно вторым и третьим входами формирователя импульсов напряжения, катод первого тиристора подключен через конденсатор к общей шине, анод первого тиристора подключен через катушку индуктивности к выходу формиро вателя импульсов напряжения.

Изобретение относится к генерированию электрических колебаний. Цель изобретения - получение импульсов повьшенной временной стабильности при пакетно-импульсном режиме работы. Способ генерирования импульсов магнитно-тиристорным генератором if (О Фи( f

//

/ /TT JfftJC/71. 3,28

/V /mjpi/c/r.

/T7c/at/crrr. 27 С

24

cfJu.Z

25

23

-0

фие.З

j

30

сшdD

JZ

Т7

53

5

28

Z9

фигЛ

n

(flue s

Редактор И.Рыбченко

Составитель Л.Симонова

Техред А.Кравчук Корректор Г.Решетник

Заказ 5811/54Тираж 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. Проектная, 4

В фиг 6