Генератор импульсов тока Советский патент 1992 года по МПК H03K3/53 

Од 00

ел

00

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования в индуктивно-активных нагрузках мощных импульсов тока.

Цель изобретения - повьшение КПД и надежности работы.

На фиг. 1 представлена электричес- схема предлагаемого генератора; На фиг. 2 - временная диаграмма его 1 аботы.;

Генератор импульсов тока содержит Первый 1t второй 2 и управляемые тре- 3 и четвертый А чентили, первый 3 и второй 6 накопительные конденса- topH, первый дроссель 7 индуктивно- jiKtHBHyw нагрузку 8, причем ано- дь« первого t и второго 2 вентилей соединены собой, а катоды их еоединены с анодами соответственно tpsTbero .и четвертого управляемых иентилей 3, 4, анод и катод третьего управляемого венТиля 3 подключены Соответственно к первой обкладке пер- його накопительного конденсатора 5 . и к первому вьГводу дросселя 7, пятый 9 и шестой 10 управляемые вентили, за зарядное устройство 11, Первый 1 и второй 2 вентили вьшрлнены управляемыми, причем вторая обкладка накопи- тельного конденсатора 5 соединена с катодом второго вентиля 2 у анод ко торого подключен к первому выводу цагрузки 8 и аноду пятого управляемо - iro вентиля 9, катод которого соединен с первым выводом дросселя 7 и через датод-анод шестого вентиля 10 соеди- ней со вторым выводом нагрузки 8 -и к.а тодом четвертого управляемого венТи :ЛЯ 4, первым входом зарядного уст- ройства 11 и первой рбкладкой второго накопительного конденсатора б, вторая обкладка-которого подключена ко втор.о му входу зaIiяд,нoгo ус тройства 11 и второму выводу дросселя 7.

Генератор работает следующим об- разом.

В момент t t-o подаются управляю щие импуль.сы на вентили 1, 4 и они замыкаются„

Конденсатор 5 (С), предварительно заряженньш до напряжения U,, начинает разряжаться через в.ентили 1, 4 на нагрузку 8 (см. фиг. 2, в) При этом в нагрузке 8 формируется крутой (так как С , С ,

Фронт имг1у. тока i (см.фиг.2, а). В момент пррнени t t подается управляю1цин MM) на вентиль 10

он замыкается. Конденсатор 6 (С5), предварительно заряженный до напряжения и, разрязяается по колебательному контуру дроссель 7 - крндеисатор 6 - вентиль 10 - дроссель 7 (см. фиг. 2, с). Ток 1 в дросселе 7 (см. фиг. 2,d) нарастает быстрее, чем ток 1ц в нагрузке 8 (см. фиг 2, а), так как характеристическое ЬопротивЬз

С,

ление

Р

указанного контура в

, 5

0

5

силу выбора величин LaCj мало. Момеит времени t, вьгбирается, исходя из условия чтобы к моменту времени t, когда напряжение U на конденсаторе

5изменит знак (см. фиг. 2, в) и станет достаточным для принудительного запирания вентиля 9, ток в др,осселе

7(см. фиг. 2, d) достиг зн.ачения тока в нагрузке 8 (см. фиг. 2, а). В момент времени t t подается управляющий импульс на вентиль 9, он замыкается. Вследствие этого вентиль

10 закрывается приложенной к нему в обратном направлении ЭДС нагрузки 8. Вентили 1, 4 также закрываются, так как к ним после замыкания вентиля 9 прикладывается в обратном направлении напряжение конденсатора 6. Вслед-, ствие этого в интервале времени , ток через нагрузку 8 протекает по новому колебательному контуру дрос- - сель 7- конденсатор 6 нагрузка 8- . вентиль 9 - дроссель 7. Конденсатор :

6разряжается (см. фиг. 2, с), И фор- мируется плоская (т.к. С .j С )вер- ишна импульса тока в индуктивной нагрузке 8 (см. фиг, 2,. а). ДлителЬ ность вершины может плавно регули- рйваться задержкой подачи управляю. щих гтпульсов на вентили 2, 3 в мо- мент t относительно момента t.. В момент t t3 они замыкаются. ВсйедЧ (СТвие этого вентиль 9 закрывается

приложенным к нему в обратном направлении напряжением конденсатора 5 (см. фиг. 2, в). Поэтому ток в ийтер- вале времени t -- t через нагрузку

8протекает по колебательному контуру: конденсатор 5 - вентиль 3 - дроссель 7 - конденсатор 6 - нагрузка 8 вентиль 2 - конденсатор 5. Формируется крутой срез импульса то, ка в нагрузке 8 (см. фиг. 2,. а),

так как в контур протекания тока вновь включен конденсатор 5 (С Cj) В интервале времени tj- t происхо- - дит рекуперация электромагнитной

3|

энергии нагрузки 8 и дросселя 7 в электростатическую энергию конденсатора 5, который заряжается до напряжения исходной полярности (см. фиг. 2, в).

Потеря при рекуперации энергии . вьзме1а1аются электромагнитной энергией дросселя 7 с индуктивностью Lo- Это позволяет стабилизировать нэп- ряжение на конденсаторе 5 без применения мощного высоковольтного источника питания и тем самым повысить стабильность амплитуды формиру- Юпего в индуктивно-активной нагруэ- ке 8 импульса тока с плоской вершиной .

В момент времени t t ток через вентили 2, 3 становится равным нулю, поэтому они закрьюаются и формирова- ние импульса тока в нагрузке 8 заканчивается. Начиная с момента бремени t в t, зарядное устройство 11 осуществляет зарядку конденсатора 6 до напряжения U и К моменту времени t Т, определяемому емкостью С конденсатора 6 и мощностью зарядного устройства 11, заканчивает ее. В момент времени Т подаются управлянгаш импульсы на вентили 1,4 и на шнается формирование следующего тшульса то- ;ка в нагрузке 8.

Возможно изменение параметров им пульса тока в индуктивно- активной .нагрузке 8 без изменения схемы. Для увеличения амплитуды импульса следует увеличить количество последовательно соединенных вентилей (тярис- Торов 1, 2, 3, 4, 9 и увеличить напряжение на конденсаторах 5 и 6. Для уменьшения неравномерности вершимы импульса тока следует увеличить емкость конденсатора 5. Для увеличения частоты следования импульсов ;следует увеличить мощность зарядного устройства 11. Для уменьшения даш- .- теяьностн фронта и среза импульса тока следует уменьшить емкость кон- денсдтора 5.

ю 5

0 5 о

g

5

7.3

Подключений к о идеи с а тор- 5 в момент времени t tj fepeз в мгти ти 2, 3 непосредственно к вентилю 9 пбеспе- .{ивает его надежное запнряиие мяльп.) напряжением. Это позволяет УПРОСТИТЬ KOHCTpyKtiwo генератора, исключив схему принудительной комм тации управляемых вентилей и уменьшить всплеск тока на срезе импульса.

Формула изоб-ретения

Генератор импульсов тока, содержащий первый, второй и управляемые третей и четвертый вентили, первый и второй накопительные конденсаторы, первый дроссель, нагрузку, причем аноды первого и второго вентилей соединены между собой, а катоды их соединены с анодами соответственно третьего и четвертого управляемых вентилей, анод и катод третьего управляемого вентиля подключены соответственно к первой обкладке hepBoro накопительного конденсатора и к первому выводу дросселя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности работы, в него введены пятый и шестой управляемые вентили, зарядное устройство, а яервый и второй вентили вьшолиены управляемыми, причем вторая обкладка перво.го пакопительного конденсатора соединена с кзтодом второго управляемого вентиля, анод которого подключен к первому выводу нагрузки и аноду пятого управляемого вентиля, кй- тод которого соединен с первым выводом дросселя и, через катод-анод шестого управляемого вентиля - со вторым выводом нагрузки, катодом четвертого управляемого вентиля, с первым входом зарядного устройства и первой обкладкой второго накопительного конденсатора, вторая обкладка которого подключена ко второму входу зарядного устройства,и второму выводу дросселя.

Изобретение может быть использовано для формирования в индуктивноактивных нагрузках мощных импульсов тока. Цель изобретения - повьппение КПД - достигается за счет введения управляемых вентилей 9 и 10, зарядного устройства 11. При этом вентили 1 и 2 выполнены управляемыми. На чертеже также показаны вентили 3, 4, накопительные конденсаторы 5 и 6, дроссель 7 индуктивно-активная нагрузка 8. Схема генератора упрощена за счет исключения цепи принудительной коммутации управляемых вентилей. При этом уменьшен всплеск тока на срезе импульса. 2 ил.