Генератор пачек импульсов Советский патент 1990 года по МПК H03K3/53 

о ел

00 СП

о

первичные ключи 38-53, насыщающиеся дроссели 54-69, 74-77 и 79 м конденсаторы 70-73,78. Введение в устройство новых элементов 54-69, выбор числа :маг- нитных генераторов импульсов на единицу больше коэффициента сжатия выходного звена каждого из них, а также обес- печение размагничивания дросселей импульсами напряжения позволяет увеличить быстродействие устройства. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах импульсного питания ускорителей заряженных частиц и лазеров. Цель изобретения - увеличение количества импульсов в пачке и улучшение массогабаритных показателей. Генератор пачек импульсов содержит четыре магнитных генератора импульсов 1-4 и нагрузку 5. В состав каждого из магнитных генераторов импульсов входят зарядные элементы 6-21, накопительные конденсаторы 22-37, первичные ключи 38-53, насыщающиеся дроссели 54-69, 74-77 и 79 и конденсаторы 70-73, 78. Введение в устройство новых элементов 54...69 выбор числа магнитных генераторов импульсов на единицу больше коэффициента сжатия выходного звена каждого из них, а также обеспечение размагничивания дросселей импульсами напряжения позволяет увеличить быстродействие устройства. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах импульсного питания ускорителей заряженных частиц и лазеров.

Цель изобретения - увеличение количества импульсов в пачке и улучшение массо- габаритных показателей.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема генератора пачек импульсов.

Генератор пачек импульсов содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 магнитные генераторы импульсов и нагрузку 5. В состав каждого из магнитных генераторов 1-4 импульсов входят шестнадцать зарядных элементов 6-21, шестнадцать накопительных ко нденсаторов 22-37, шестнадцать первичных ключей 38-53, шестнадцать дополнительных насыщающихся дросселей 54-69, четыре конденсатора 70- 73 первых звеньев сжатия, четыре насыщающихся дросселя 74-77 первых звеньев , конденсатор 78 второго звена сжатия, и насыщающийся дроссель 79 второго звена сжатия.

Входные выводы магнитных генераторов 1-4 импульсов соединены с шиной питания, а их выходные выводы через нагрузку 5 подключены к общей шине. Каждый из генераторов 1-4 содержит входные звенья, состоящие из зарядных элементов 6-21, первичных ключей 38-53, управляющие входы которых являются управляющими входами генератора, и накопительных конденсаторов 22-37. Первый вывод каждого из конденсаторов 22-37 соединен с общей шиной, а второй их вывод подключен к первому выводу первичного ключа 38-53 и через зарядный элемент 6-21 соответственно соединен с шиной питания, Первые выводы конденсаторов 70-73 и 78 соединены с общей шиной. Вторые выводы конденсаторов 70-73 через дроссели 54-69 подключены к вторым выводам первичных ключей 38-53, а через дроссели 74-77 соединены с вторым выводом конденсатора 78. Второй вывод конденсатора 78 через дроссель 79 подключен к выходному выводу магнитного генератора импульсов.

Генератор пачек импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии все конденсаторы 22-37 через зарядные элементы 6-21 заряжаются от шины питания. Затем начинается формирование пачки импульсов. Для

обеспечения взаиморазмагничивания дросселей каждого звена необходимо выполнение двух условий: магнитные генераторы должны по очереди выдавать свои импульсы и группы входных звеньев тоже должны по

очереди формировать входные импульсы.

Эти два условия будут соблюдены, если запускающие импульсы будут коммутировать первичные ключи 38т53 генератора пачек импульсов, например, в такой

последовательности: ключ ЗВ генератора 1, ключ 38 генератора 2, ключ 38 генератора 3 и ключ 38 генератора 4. Затем, например, ключ 42 генератора 1, ключ 42 генераторов 2-4, затем, например, ключ 46 генераторов

1-4, ключ 50 генераторов 1-4, ключ 39 генераторов 1-4, ключ 43 генераторов 1-4 и т.д. При этом .временную задержку между импульсами, запускающими первичные ключи, необходимо выбирать из условия

т - п °

где Т - временная задержка между запускающими первичные ключи 38-53 импульсами, которая равна периоду следования

импульсов на нагрузке 5;

Q -требуемая скважность импульсов на нагрузке 5;

TO - время разряда накопительного конденсатора на конденсатор первого звена сжатия.

В данном случае для обеспечения скважности импульсов на нагрузке 0 2 необходима задержка запуска каждого последующего ключа, в 6 раз меньшая длительности Го . Сформированные входными звеньями импульсы со сдвигом, равным периоду следования выходных импульсов Т, продвигаются по цепям магнитных звеньев сжатия к нагрузке 5 и при этом происходит

их сжатие. Нарпимер, при включении ключа 38 магнитного генератора 1 дроссель 54 пе- ремагничивается напряжением на накопительном конденсаторе 22 и входит в насыщение. Конденсатор 22 разряжается

на конденсатор 70 первого звена сжатия. За время заряда конденсатора 70 происходит

полное перемегничивание дросселя 74 первого звена сжатия и частичное размагничивание дросселей 55-57 напряжением импульса на конденсаторе 70, направленным встречно рабочему перемегничиваю- щему импульсу. В момент окончания заряда конденсатора 70 дроссель 74 первого звена сжатия насыщается и конденсатор 70 разряжается на конденсатор 78 второго звена сжатия. Этот процесс происходит в Ki 4 раза быстрее, чем во входном звене, так как L54 KI L74, а все конденсаторы одинаковы. За время заряда конденсатора 78 происходит полное перемегничивание дросселя 79 второго звена сжатия и частич- ное размагничивание дросселей 75-77. В момент окончания заряда конденсатора 78 дроссель 79 второго звена сжатия насыщается, конденсатор 78 разряжается на нагрузку 5. За время разряда конденсатора 78 происходит частичное размагничивание выходных дросселей 79 магнитных генераторов 2-4. Так. как время рабочего перемаг- ничивания дросселя 79 в Кз 3 раза больше длительности импульса на нагрузке 5, то после трех импульсов, выданных генераторами 2-4, дроссель 79 генератора 1 полностью размагнитится и будет готов сам сформировать импульс на нагрузке. Поэтому число магнитных генераторов в генера- торе пачек импульсов должно быть на единицу больше коэффициента сжатия выходного звена каждого из них

П Квых + 1.

Количество входов каждого i-ro звена сжатия (число предыдущих звеньев М|-1)так-, же вытекает из условия размагничивания дросселей (i-1) звена импульсами напряжения на конденсаторе i-ro звена поступающими с соседних (Ni-1 - 1) звеньев. За время прохождения одного импульса к каждому из - 1) дросселей )-го звена приложено частично размагничивающее среднее напряжение и 0,5Ui продолжительностью, равной времени заряда и разряда кондеиса- тора i-ro звена (Г| - i -Ь г, ) . В то же время напряжение рабочего перемагничивающего импульса, воздействующего на эти дроссели, также равно 0,5 UM 0,5Ui, а длительность равна длительности тока в (1-2)звене. Приравнивая вольт-секундные интегралы (Ni-1 - 1) размагничивающих импульсов и рабочего перемагничивающего импульса, получим:

0,5(N|-i-1)Ui(Ti-i+Ti) 0,5 Ui Ti - 2 .

5 10 15 20 25 30

35 40 45 50

Учитывая, что П -2 Ki - i п - i , получим, число входов i-ro звена сжатия (число предыдущих (i-1) звеньев, подключенных к.каждому последующему):

мК| -1 Ki ,

N - 1 1

. Ki + 1

Формула ИЗ обре тения Генератор пачек импульсов, содержащий п магнитных генераторов импульсов, входные выводы которых соединены с шиной питания, а выходные выводы через общую нагрузку подключены к общей шине, при этом каждый из магнитных генераторов импульсов содержит входные звенья, в состав каждого из которых входят зарядный элемент, первичны й ключ, управляющий вход которого является управляющим входом магнитного генератора импульсов, и накопительный конденсатор, первый вывод которого соединен с общей шиной, а второй вывод подключен к первому выводу первич-. ного ключа и через зарядный элемент соединен с шиной питания магнитного генератора импульсов, магнитный генератор импульсов содержит также звенья сжатия, каждое из которых состоит из конденсатора и насыщающегося дросселя, при этом первый вывод конденсатора i-ro звена сжатия соединен с общей шиной, а к его второму выводу подключены первый вывод насыщающегося дросселя i-ro звена сжатия и Ni-1 вторых выводов насыщающихся дросселей 1-1 звеньев сжатия, а второй вывод насыщающегося дросселя последнего звена сжатия является выходом магнитного генератора импульсов, отличаю щ и- й с я тем, что, с целью увеличения количества импульсов в пачке и улучшения массога- баритных показателей, числр п магнитных генераторе импульсов на единицу больше коэффициента сжатия выходного звена каждого из них, а в каждом магнитном генераторе импульсов введены дополнительные насыщающиеся дроссели, которые включены между вторым выводом первичного ключа и вторым выводом конденсатора первого звена сжатия, причем число предыдущих звеньев сжатия, как и число входных звеньев, подключенных к каждому последующему звену сжатия, определяется соотношением:

Ni -1

. Ki - 1 Ki

+ 1,

5

Ki + 1

где Ki-1 -коэффициентсжатия предыдущего звена:

Ki - коэффициент сжатия последующего звена.