Высоковольтный переключатель Советский патент 1988 года по МПК H03K17/567 

(Л

ч

ю

тель содержит ft основных источников 1.1 - 1 .М питания, М идентичных ключевых устройств 2.1-2.М, включающих ключевой элемент 3, две фиксирующие РС-цег1очки 4,5, полевой транзистор 11 и резистор 12. Устройство содержит также нагрузку 13 и источник 1А управляющих импульсов. Новым является введение в каждое из ключевых

устройств 2.1-2.М вспомогательного источника 18 питания и ограничителя 19 амплитуды, а также применение полевых транзисторов 1I в ключевых элементах. Переключатель может быть использован, например, в качестве подмодулятора - источника положительных импульсов, поступающих на сетку .модуляторных ламп, 1 ил.

Изобретение предназначено для применения преимущественно в импульсных модуляторах передатчиков радиолокационных систем, а также в установках для ускорения заряженных частиц. Цель изобретения - повышение быстродействия при формировании выходных импульсов положительной полярности. Высоковольтный переключа

1

Изобретение относится к.импуТть с ной технике и может быть использовано в импульсных модуляторах передатчиков радиолокационных систем (РЛС), а также в установках для ускорения заряженных частиц.

Целью изобретения является повышение быстродействия при формировании выходных импульсов. .

На чертеже изображена принципиальная схема высоковольтного переключателя.

Высоковольтный переключатель содержит М основных источников 1.1- 1.М питания, включенных последовательно и согласно, и М включенных последовательно идентичных ключевых устройств 2.1.-2.М, каждое из которых содержит ключевой элемент 3, первую А и вторую 5 фиксирующие цепи. Первая цепь 4 содержит резистор 6, зашунти- рованный диодом 7, вторая цепь 5 - резистор 8, зашунтированный диодом 9. Кроме того, высоковольтный пере- ключатель содержит параллельную RC- цепь 10 и управляющий полевой транзистор 11. Между его затвором и истоком включен резистор 12. При этом к управляющему электроду ключевого элемента 3 присоединен катод диода 7 в цепи 4, а к стоку транзистора И подключен анод диода 9 в цепи 5. Имеются также нагрузка 13 и источник 14 управляющих импульсов с первой парой выходных шин 15 и 16. Второй электрод ключевого элемента 3 в каждом предыдущем ключевом устройстве 2.М-1.соединен с затвором управляюще

го полевого транзи стора 1 1 в последующем ключевом устройстве 2.М. Вы- соковольтньп переключатель содержит

5 0 5 о

5

0

также М разделительных конденсаторов 17.1-17,М. В каждое из ключевых устройств 2,1-2.М введен вспомогательный источник 18 питания и ограничитель 19 амплитуды в составе стабилитронов 20 и 21, включенных встречно и последовательно. Ключевые элементы 3 выполнены на полевых транзисторах, а источник 14 управляющих импульсов снабжен М-1 дополнительными парами выходных щин 22.М-1 и 23.М-1. Первые шины 15 и 22.М-1 каждой из пар (основной и дополнительных) подключены непосредственно к первому электроду ключевого элемента 3 (истоку транзистора) и к истоку транзистора I 1 в соответствующем ключевом устройстве 2.1-2.М. Вторые шины 16 и 23.М-1 каждой из указанных пар через соответствующий разделительный конденсатор 17.1-17.М подключены к управляющему электроду того же чевого элемента, т.е. к затвору транзистора 3. Анод диода 7 в фиксирующей цепи 4 соединен с отрицательным полюсом источника 18, положительная шина которого соединена с катодом диода 9 в фиксирующей цепи 5. Параллельная RC-цепь 10 включена между управляющим электродом ключевого элемента 3 (затвором транзистора) и положительным полюсом соответствующего основного источника 1.1-1.М. питания. Ограничитель 19 амплитуды включен между первым и управляющим электродами соответствующего ключевого элемента 3 (между затвором и истоком транзистора). Нагрузка 13 включена между затвором полевого транзистр- ра 11 в первом ключевом устройстве 2.1 и отрицательной шиной первого

основного источника 1,1 питания. Положительная шина последнего источника 1,М питания соединена с вторым электродом (стоком транзистора) ключевого элемента 3 в последнем ключевом устройстве 2.М.

Источник 14 управляющих импульсов может быть выполнен на основе какоголибо известного схемного решения. На- Ю RC-цепь 10 в устройстве 2,1 - ограни- пример, в состав источника 14 может

читель 19 в устройстве 2.1 - резистор 12 в устройстве 2,1 - нагрузка 13 - отрицательная шина .источника 1.1 питания. При этом на ограничите- 15 ле 1.) образуется положительный перепад напряжения, поступающий на затвор транзистора 3 в ключевом устройстве 2.1, Таким путем осущестачяет- ся замыкание контура положительной обратной связи. Ее действие обеспечивает ускоренное включение транзистора 3, а также удержание его в открытом состоянии после окончания импульса запуска. Диоды 7 и 9 при этом запираются.

входить импульсный трансформатор 24 с М вторичными обмотками 25,1-25,М, к которым присоединены выходные шины 15.1, 16.1, 22.М-1 и 23.M-I. К крайним выводам первичной обмотки 26 присоединены выходы генератора 27 импульсов, а средняя точка обмотки 26 соединена с общей шиной. Генератор 27 импульсов может быть выполнен на основе какого-либо известного схемного решения, например, в виде ждущего мультивибратора.

Высоковольтный переключатель работает следующим образом.

Первоначально включаются источники 18 питания, источники 1.1 - 1.М обесточены, и управляющие импульсы от источника 14 не поступают. Полевые транзисторы 1I в этих условиях открыты, так как в отсутствие управляющих импульсов напряжения на этих затворах равны нулю. Начальный ток стока каждого транзистора 11 протекает по цепи: положительный полюс источника .18 питания - репистор 8 - канал открытого транзистора I1 - стабилитрон 21 - стабилитрон 20 - резистор 6 - отрицательная П1ина источника 18 питания. При этом диоды 7 и 9 заперты, а на стабилитронах 20 и 21. в ограничителе 1 9 образуется стабильное напряжение, приложенное минусом к затвору транзистора 3, чем и обеспечивается его запирание, За- пертое исходное состояние транзисторов 3 сохраняется и после включения источников 1,1-1,М, при этом ток через резисторы 12 и нагрузку 13 от источника 1,1-1,М питания не протекает. Напряженнее ограничивается стабилитроном 20,

При поступлении кратковременного импульса запуска положительной полярности от источника 14 по шинам 15, 16, 22,М-1 и 23.М-1 через разделительные конденслторы 17.1-17.М на затвор каждого из транзисторов 3 они одновременно отпираются. Через тран

листоры 3, резисторы 12 и нагрузку 13 начинает протекать ток. На резисторах 12 образуются, отрицательные импульсы, поступающие на затворы транзисторов 11, и последние при этом запираются. Одновременно начинается протекание первого тока по цепи: положительная шина источника I , 1 питаният

RC-цепь 10 в устройстве 2,1 - ограни-

читель 19 в устройстве 2.1 - резистор 12 в устройстве 2,1 - нагрузка 13 - отрицательная шина .источника 1.1 питания. При этом на ограничите- ле 1.) образуется положительный перепад напряжения, поступающий на затвор транзистора 3 в ключевом устройстве 2.1, Таким путем осущестачяет- ся замыкание контура положительной обратной связи. Ее действие обеспечивает ускоренное включение транзистора 3, а также удержание его в открытом состоянии после окончания импульса запуска. Диоды 7 и 9 при этом запираются.

Одновременно с первым током начинается протекание М-го тока по цепи: положительная шина источника I,М - RC-цепь 10 в устройстве 2,М - ограничитель 19 в устройстве 2,М - резистор 12 в устройстве 2,М - канал открытого транзистора 3 в устройстве 2,1 - резистор 12 в уст45ойстве 2.1 - нагрузка 13 - отрицательная шина источника 1.1 - отрицательная шина источника 1,М. Диоды 7 и 9 в устройстве 2.М при этом заперты.

Положительный перепад напряжения, образующий на ограничителе 19 в устройстве 2.М, поступает на затвор транзистора 3 и удерживает его в открытом состоянии после окончания импульса запуска. Амплитуда перепада при этом ограничивается стабилитроном 21. На нагрузке 13 формируется выходной импульс, имеющий пoлoжиfeль- ную полярность. Одновременная подача импульсов запуска на затворы всех транзисторов 3 обеспечивает их одновременное включение, что способствует уменьшению времени включения всего высоковольтного переключателя. Дополнительное уменьшение времени включения достигается за счет описанного действия положительной обратной связи. При одновременном включении всех транзисторов 3 уменьшается опасность появления коммутационных пере

51

папряжени (их появление обусловлено неодновременным включением транзисто ров)« Ускоренное включение транзисто ров достигается также благодаря форсирующему действию RC-цепей 10,

В момент окончания импульса на затворы транзисторов 3 одновременно поступают отрицательные импульсы сброса по шинам 15, 16, 22,М-1 и 23.М-1 через конденсаторы 17.1т17.М от источника 14, Эти импульсы огранИ чиваются по амплитуде с помощью стабилитронов 20 и обеспечивают одновре менное запирание транзисторов 3 в устройствах 2.1-2,М, При этом напряжения на затворах транзисторов 1I об ращаются в О и транзисторы отпираются,Вновь начинается прохождение начальных токов стока через транзисторы 11 и образование отрицательных перепадов напряжения, которые удерживают транзисторы 3 в устройствах 2,1-2,М в запертом состоянии.

Таким образом, элементы высоковольтного переключателя после импуль са сброса вознращаются в исходное состояние,

Одновременная подача импульсов сброса на затворы всех транзисторов 3 обтеспечивает их одновременное выключение, что способствует уменьшению времени выключения всего высоковольтного переключателя. Дополнительное уменьшение указанного времени достигается за счет использования полевых транзисторов 3, у которых практически нет явлений рассасывания неосновных носителей зарядов, вызы- ваюгчих замедление процесса выключения.

Формула изобретения

Высоковольтный переключатель, содержащий М основных источников питания, эключенных последовательно и согласно, и М включенных последовательно идентичных ключевых устройств, каждое из которых содержит ключевой элемент, первую и вторую фик- сирую11Д1е цепи, каждая из которых содержит резистор, зашунтированный дно дом, параллельную RC-цепь и управляБН}{ИПИ Заказ 3206/53 Тираж 928

Произв.-полнгр. гф-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

067726

ющий полевой транзистор, между затвором и истоком которого включен резистор, при зтом к управляющему элек- g троду ключевого элемента присоединен катод диода в первой фиксирующей цепи, к стоку управляющего полевого транзистора подключен анод диода второй фиксирующей цепи, нагрузку, пер10 вую пару управляющих шин, второй

электрод ключевого элемента в каждом предыдущем ключевом устройстве сое- дин с затвором управляющего полевого транзистора в последующем ключе15 вом устройстве, отличающий- с я тем, что, с целью повыщения быстродействия при формировании выходных импульсов, введены М разделительных конденсаторов и М-1 дополни20 тельных пар управляющих шин, а в каждое из ключевых устройств введены вспомогательный источник питания и ограничитель амплитуды, ключевые элементы выполнены на полевых тран25 зисторах, причем первая шина каждой из пар (основной и дополнительных) подключена к первому электроду ключевого элемента и к истоку управляющего полевого транзистора в соответствую30 щем ключевом устройстве, вторая шина каждой из упомянутых пар через соот- ветствую1гщй разделительный конденсатор подключена к управляющему электроду того же ключевого элемента, 2g анод диода в первой фиксирующей цепи соединен с отрицательной шиной вспомогательного источника питания, положительная щина которого соединена с катодом диода во второ й фиксирующей це40 пи, параллельно RC-цепь включена между управляю1дим электродом ключевого элемента и положительной шиной соответствующего основного источника питания, ограничитель .амплитуды - между

45 первым и управляющим электродами соответствующего ключевого элемента, нагрузка включена между затворами управляющего полевого транзистора в первом ключевом устройстве и отри50 цательной шиной первого основного источника питания, а положительная шина М-го основного источника питания соединена с вторым электродом ключевого элемента в М-м ключевом

55 устройстве.

Подписное