Генератор импульсов регулируемой длительности Советский патент 1989 года по МПК H03K3/53 

Фие.1

3148

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к устройствам получения электрических импульсов, и может использоваться для формирования мощных высоковольтных импульсов с регулируемой длительностью, например в радиолокационных или технологических электрофизических установках.

Цель изобретения - повышение КПД.

На фиг. 1 изображена электрическа принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Генератор импульсов регулируемой длительности содержит формирующую линию 1, подключенную первым входом через зарядную цепь 2 к первой шине источника 3 питания, а выходом - к второй шине источника 3 питания, между вторым выходом формирующей линии 1 и ее выходом включены последовательно соединенные нагрузка 4 и первый ключ 5, а к третьему входу форми рующей линии подключен вход второго ключа 6, управляющие входы первого 5 и второго 6 ключей соединены с соответствующими входными шинами 7 и 8, формирующий элемент 9 и третий ключ 10, выход которого соединен с третьим входом формирующей линии 1, а вход - с. ее выходом, управляющий вход третьего ключа 10 соединен с третьей входной шиной 11, выход второго ключа 6 через формирующий элемент 9 соединен с первой шиной источника 3 питания.

Генератор работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходе источника 3 питания напряжение U0, формирующая линия 1 (ФЛ) заряжена до напряжения U1 2U6, токов в цепях нет. В момент времени tc импульсом с первой входной шины 7 (см.фиг.2а) включается первый ключ 5. При этом по ФЛ 1 от ее первого входа начинает распространяться первая волна разряда а в нагрузке 4 начинает Формироваться импульс тока-(см.фиг.26) с амплитудой U.,/2p U0/p, где р- волновое сопротивление ФЛ t. С задержкой времени С3(см.фиг.2в), которая определяет заданную длительность импуль

са в нагрузке 4 (причем Ј Ју /2, где С - максимальная длительность импульса, формируемого ЛЛ 1), импуль-. сом с второй входной шины 8 включает-

Q

5

0 5 0

5

0

5

0

5

ся второй ключ 6. При этом начинает формироваться импульс тока разряда ФЛ 1 на источник 3 питания (см.фиг.2г) а по ФЛ 1 ндчинает распространяться вторая волна разряда от третьего входа ФЛ 1. Амплитуда этого тока разряда, как и амплитуда тока второй волны, определяется разностью напряжений зарядки ФЛ 1 U, и источника 3 питания U0 : (U, - U0)/j (2U0 - Uo)/P U0/p. Эта волна разряда ФЛ 1 через время н /2 достигает второго входа ФЛ 1, и, начиная с этого момента времени, равного 3+ Ин /2, ток в нагрузке 4 прекращается, так как он полностью скомпенсирован током второй волны (они оба равны U0/p и направлены противоположно друг другу).

Таким образом, на нагрузке 4 формируется импульс с заданной длительностью 1 + ц /2. Возврат энергии в источник 3 питания мог бы продолжаться до момента прихода к третьему входу ФЛ 1 первой волны разряда ФЛ 1, т.е. до момента времени, равного . Однако в момент времени t (см.фиг.2г) импульсом с третьей входной шины 11 включается третий ключ 10, который закорачивает третий вход ФЛ 1 на ее выход. Ток разряда ФЛ 1 поступает на источник 3 питания. При этом переключается на перезаряд ФЛ 1 (см.фиг.2е). Вследствие этого по окончании протекания токов ФЛ 1 будет перезаряжена до некоторого отрицательного напряжения ли (фиг.2ж). Из- за возникшей разности потенциалов между выходом источника 3 питания и первым входом ФЛ 1, равной U 0 + ДИ-, начинается процесс резонансной зарядки ФЛ 1, и она вновь заряжается до напряжения 2U0, несмотря на наличие потерь энергии при заряде. Генератор приходит в исходное состояние, и далее процессы периодически повторяются.

Как видно из фиг.2ж, для того, чтобы зарядить ФЛ 1 через резонансную зарядную цепь 2 с коэффициентом резонансного заряда К 2 из-за наличия потерь энергии в зарядной цепи (К - отношение напряжения зарядки, предварительно разряженной до О формирующей линии к напряжению на выходе источника 3 питания) до выполнения условия U + 2U0, величина напряжения ее перезарядки dU должна удовлетворять следующему соотношению

K(Un + ли) 2U0 + Л U,

(1)

--- - Ј

К2 - 2

)2

(6)

Изобретение относится к импульсной технике, а точнее к устройствам получения электрических импульсов, и может использоваться для формирования мощных высоковольтных импульсов с регулируемой длительностью, например в радиолокационных или технологических электрофизических установках. Цель изобретения - повышение КПД. Генератор импульсов регулируемой длительности содержит формирующую линию 1, зарядную цепь 2, источник 3 питания, нагрузку 4, ключи 5, 6. Введение формирующего элемента 9 и ключа 10 позволило повысить КПД за счет возврата энергии в источник питания. 2 ил.

Откуда после алгебраических преобразований получают

2 - К М U0 Ј™-у

(2)

Количество энергии, резервируемое для обеспечения такого AMT определяется известным выражением

Г.л(Л1П UAU

WH

Сл(ли)2 Сли0 , 2 - К v« ,. - ; ,

(3)

где С л - суммарная емкость формирующей линии 1.

Такая энергия будет оставлена в ФЛ 1, если на время С будет уменьшена длительность разряда ФЛ 1 на источник 3 питания (см.пунктир на фиг.2г), тогда

СЛ.У

2-СА

«и (4)

(здесь учтено, что U., 2U0).

Приравнивая выражения (3) и (4) и производя преобразования, получают

-р- Ји г 2 --v

1 4 К - 1

(5)

Так как естественное окончание разряда ФЛ 1 на источник 3 питания заканчивается в один и тот же момент времени м/2 после включения первого ключа 5, то задержка импульса включения третьего ключа 10 по третьей входной шине 11 определяется как

Учитывая потери в ключе 10 при перезаряде ФЛ 1, окончательно получают

0

5

0

5

0

5

0

t

на

u (K2 2) 5 (К Т)5 Задержка включения ключа 10 время t относительно момента 10 включения ключа 5 обеспечивает в реальном устройстве требуемое напряжение перезаряда ФЛ 1, равное /jU.

Формула изобретения

Генератор импульсов регулируемой длительности, содержащий формирующую линию, подключенную первым входом через зарядную цепь к первой шине источника питания, а выходом - к второй шине источника питания, между вторым входом формирующей линии и ее выходом включены последовательно соединенные нагрузка и первый ключ, а к третьему входу формирующей линии подключен вход второго ключа, управляющие выходы первого и второго ключей соединены с соответствующими входными шинами, отличающий- с я тем, что, с целью повышения КПД, в него введены формирующий элемент и третий ключ, выход которого соединен с третьим входом формирующей линии, а вход - с ее выходом, управляющий вход третьего ключа соединен с третьей входной шиной, а выход второго ключа через формирующий элемент соединен с первой шиной источника питания .

a

tifo

Фиг 2