Линейный импульсный модулятор Советский патент 1991 года по МПК H03K7/02 

Изобретение относится к технике формирования импульсов, может быть использовано преимущественно в передающих устройствах СВЧ, а также для питания модуляторных генераторов СВЧ и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1437985.

Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности.

На фиг. 1 показана электрическая прин- ципиальная схема модулятора; на фиг. 2 - эпюры напряжений и тока модулятора при m 4.

Линейный импульсный модулятор содержит источник 1 питания постоя иного то- ка, первый трансформатор 2, первичная обмотка которого содержит две полуобмотки, включенные согласно, причем их общая точка соединена с положительным полюсом источника 1 питания, первый и второй клю- чевые транзисторы 3 и 4, коллекторы которых соединены с первичными полуобмотками, первый выпрямитель 5, входом соединенный с второй обмоткой 6 первого трансформатора 2, зарядный дрос- сель 7. входом соединенный с положительным полюсом выпрямителя 5, зарядный диод 8, анодом соединенный с выходом зарядного дросселя 6, линию 9 формирования, входом соединенной с катодом зарядного диода 8, нагрузку 10, датчик 11 зарядного тока, включенного в цепь нагрузки 10, коммутатор 12, анодом подсоединенный к катоду зарядного диода 8, синхронизатор 13, выход которого подклю- чен к управляющему входу коммутатора 12, триггер 14, счетный вход которого соединен с выходом синхронизатора 13, блок 15 формирования управляющих импульсов, вход которого соединен с прямым выходом триг- гера 14, счетчик-распределитель 16 т+1 импульсов, где т - четное число, счетный вход С которого соединен с выходом блока 15 формирования управляющих импульсов, а вход установки в ноль - с инверсным выхо- дом триггера 14, m элементов совпадений, разделенных на нечетные 17 и четные 18, первые входы которых соединены с выходом блока 15 формирования управляющих импульсов, а вторые входы соединены с не- четными и четными выходами счетчика-распределителя 16 соответственно, первый элемент И ПИ 19, входы которого соединены с выходами элементов 18 совпадения, а выход - с базой ключевого транзистора 3, вто- рой элемент ИЛИ 20, входы которого соединены с выходами элементов 18 совпадения, при этом третий вход т-го элемента 18 соединен с выходом датчика 11 зарядного тока, а выход элемента ИЛИ 20 соединен

с базой второго ключевого транзистора 4, третью обмотку 21 на первом транформато- ре 2, второй выпрямитель 22, переменным входом подключенный к выводам третьей обмотки 21, зарядный резистор 23. первым выводом подключенный к положительному выводу второго выпрямителя 22. третий ключевой транзистор 24, конденсатор 25, первым выводом подключенный к второму выводу зарядного резистора 23 и коллектору третьего ключевого транзистора 24, второй трансформатор 26. конец первичной обмотки которого соединен с вторым выводом конденсатора 25, а начало ее - с эмиттером третьего ключевого транзистора 24 и отрицательным выходом второго выпрямителя 22, развязывающий диод 27, катодом подключенный к точке соединения положительного выхода первого выпрямителя 5 и зарядного дросселя 7, а анодом - к началу вторичной обмотки второго трансформатора 26, конец которой соединен с общей шиной, инвертор 28, входом подключенный к выходу блока 15 формирования управляющих импульсов, элемент 29 совпадения, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера 14, второй - с выходом инвертора 28, третий - с выходом датчика 11 зарядного тока, а выход - с базой третьего ключевого транзистора 24.

Модулятор работает следующим образом.

При подаче кратковременного положительною запускающего импульса с выхода синхронизатора 13 на счетный вход С триггера 14 (фиг. 2а) последний изменяет свое состояние, при этом логическая 1 с прямого выхода триггера 14 (фиг. 26) поступает на вход блока 15 формирования управляющих импульсов и на первый вход элемента 29 совпадения, а логический О с инверсного выхода триггера 14-на вход установки нуля счетчика-распределителя 16, подготавливая его к режиму счета. На выходе блока 15 формирования управляющих импульсов формируются импульсы, вид которых представлен на фиг. 2в, при этом частота их повторения равна

Fn 2fnp, где fnp - частота коммутации транзисторов

Зи4,

а длительность паузы между ними выбирается из условия исключения возникновения сквозного тока через ключевые транзисторы 3 и 4 в моменты их переключения. Сформированные импульсы поступают на счетный вход С счетчика-распределителя 16, на вход инвертора 28 и первые входы m элементов 17 и 18 совпадений, на вторые входы которых подаются импульсы с выходов счетчика-распределителя 16 (фиг. 2 г, д. е, ж). При этом нечетные импульсы с выходов нечетных элементов 17 совпадения через пэрвый элемент ИЛИ 19 поступают на базу первого ключевого транзистора 3 (фиг. 2з), а четные импульсы с выходов четных элементов 18 совпадений через второй элемент ИЛИ 20 - на базу второго ключевого транзистора 4 (фиг. 2и). Эти транзисторы коммутируют первичные полуобмотки первого трансформатора 2, в результате чего на вторичных обмотках 6 и 21 формируются переменные напряжения, которые выпрямляются выпрямителями 5 и 22 соответственно (фиг. 2к). При поступлении первого импульса начинается заряд линии 9 через зарядный дроссель 7, зарядный диод 8, нагрузку 10 и датчик 11 зарядного тока (фиг. 2п), при этом на выходе последнего формируется логическая 1 (фиг. 2р), которая поступает на третьи входы элементов 19-т и 29 совпадения. Одновременно импульс на выходе выпрямителя 22 через зарядный резистор 23 поступает на конденсатор 25, который через первичную обмотку второго трансформатора 26 заряжается до амплитуды импульса (фиг. 2м). После окончания первого импульса в момент появления паузы на выходе бпока 15 формирования управляющих импульсов на выходе инвертора 28 формируется логическая 1 (фиг. 2л), которая поступает на второй вход элемента 29 совпадения, при этом вследствие наличия на остальных входах логической 1 на ее выходе формируется импульс напряжения, длительность которого равна длительности паузы. Он подается на базу третьего ключевого транзистора 24, который открывается. Происходит разряд конденсатора 25 на первичную обмотку второго трансформатора 26, на вторичной обмотке которого образуется импульс напряжения положительной полярности (фиг. 2н), который через развязывающий диод 27 поступает на зарядную цепь модулятора. Вследствие этого во время паузы в работе ключевых транзисторов 3 и 4 энергия для заряда линии 9 поступает из второго трансформатора 26. При поступлении следующего импульса с блока 15 формирования управляющих импульсов на втором входе элемента 29 совпадений образуется логический О, что приводит к закрыванию третьего ключевого транзистора 24. Происходит очередной заряд конденсатора 25. Процесс формирования зарядного напряжения повторяется.В результате на входе зарядной цепи модулятора формируется импул ьс напряжения заряда линии 9 (фиг. 2о). После полного заряда линии 9 на выходе датчика 11 зарядного тока формируется логический О, который поступает на третий вход элемента 29 совпадения, препятствуя тем самым открыванию третьего ключевого транзистора 24 после заряда линии 9. В

этом случае разряд конденсатора 25 происходит через сопротивление утечки схемы.

Таким образом, в модуляторе за счет введения дополнительного источника импульсного напряжения, синхронизированного с работой основного источника зарядного напряжения достигнут непрерывный режим заряда линии формирования, что эквивалентно увеличению добротности зарядного контура. Это позволяет уменьшить амплитуду зарядных импульсов, что ведет к снижению коммутируемой мощности ключевыми транзисторами преобразователя.

Формула изобретения

Линейный импульсный модулятор по

авт. св. ISfe 1437985, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности, в него дополнительно введены третья обмотка на первом трансформаторе,

второй выпрямитель, зарядный резистор, конденсатор, третий ключевой транзистор, второй трансформатор, развязывающий диод, третий элемент совпадений и инвертор, при этом выводы третьей обмотки соединены с переменным входом второго выпрями- теля, положительный выход которого соединен через зарядный резистор с коллектором третьего ключевого транзистора и первым выводом конденсатора, второй вывод которого соединен с концом первичной обмотки второго трансформатора, а начало обмотки соединено с отрицательным выходом второго выпрямителя и эмиттером третьего ключевого транзистора, база которого подключена к выходу третьего элемента совпадений, вход инвертора подключен к выходу блока формирования управляющих импульсов, а выход - к второму входу третьего элемента совпадений, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера, третий - с выходом датчика зарядного тока, при этом начало вторичной обмотки второго трансформатора через развязывающий диод подключено к точке

соединения зарядного дросселя и первого выпрямителя, а конец - к общей шине.

Изобретение относится к технике формирования импульсов и может быть использовано преимущественно в передающих устройствах СВЧ. Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности Цель достигается введением третьей обмотки 21 на первом трансформаторе 2, второго выпрямителя 22, зарядного резистора 23, конденсатора 25, третьего ключевого транзистора 24, второго трансформатора 26, развязывающего диода 27, третьего элемента совпадения 29 и инвертора 28. Устройство также содержит источник 1 питания постоянного тока, первый и второй ключевые транзисторы 3 и 4. первый выпрямитель 5, зарядный дроссель 7, зарядный диод 8, зарядный дроссель 6, линию формирования 9, нагрузку 10, датчик зарядного тока 11. коммутатор 12, синхронизатор 13, триггер 14, блок 15 формирования управляющих импульсов, счетчик-распределитель 16, четные 18 и нечетные 17 элементы совпадения, первый элемент ИЛИ 19, второй элемент ИЛИ 20. 2 ил. сл с