Ключевой генератор Советский патент 1991 года по МПК H03K3/64 

(Л

С

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в мощных переключающих устройствах генераторов НЧ- и ВЧ-диапазонов, в радиопередающих, технологических и других устройствах. В ключевом генераторе за счет введения в него резистив- но-емкостных цепей 3, резисторов 7, оптронов 8, выходного сумматора 6 и использования параллельно-последовательного включения ключевых каскадов 1 по питанию улучшается распределение напряжений на ключевых каскадах, а при их изменении сверх допустимых величин снимается питание с ключевых каскадов, в результате чего повышается надежность генератора. 1 ил.

Os

XI о о XI со

Изобретение относится к импульсной технике и предназначен для использования в мощных генераторах сигналов низкочастотных (НЧ) и высокочастотных (ВЧ) диапазонов в радиопередающих, технологических и других устройствах.

Цель изобретения - повышение надежности при упрощении устройства.

На чертеже приведена схема предлагаемого ключевого генератора.

Предлагаемый ключевой генератор содержит 2N (N 2) ключевых каскадов (генераторов) 1, где N 2, 3 первые шины

питания каскадов 1 (2k - 1) объединены, вторые шины питания каскадов 1.2k также объединены, а первая шина питания каждого ключевого каскада 1.2k соединена с второй шиной питания соответствующего ключевого каскада 1.2k-1, 2N трансформаторов 2, входы которых соединены с выходами соответствующих ключевых каскадов 1,2 N резистивно-емкостных цепей 3, каждая из которых соединяет синфазные выходы пар ключевых каскадов 1 (2k-1) и 1.2k, сумматор 4, выход которого соединен с управляющим входом ключа 5, выходной сумматор 6, к входам которого подключены первые выходы 2k-1 трансформаторов 2.(2k- 1) и вторые выходы трансформаторов 2.2k, другие выходы которых попарно соединены, 2N резисторов 7, первые выводы которых попарно соединены с соединенными вместе шинами питания соответствующих 2k-1 и 2k ключевых каскадов 1(2k-1) и 1.2k, 2N оптронов 8, каждый 8.() из которых соединен с вторым выводом резистора 7.(2k-1) первым выводом, а оптрон 8,2k - с вторым выводом резистора 7.2k, причем другие выводы оптронов 8 соединены вместе, а выходы оптронов 8 соединены с входами сумматора 4. Шина 9 источника питания через ключ 5 соединена с первыми шинами питания ключевых каскадов 1.2k-1, а шина 10 источника питания - с вторыми шинами ключевых каскадов 1.2k.

Ключевые каскады (генераторы) 1 могут быть выполнены по любым известным схемам: двухтактным, мостовым и полумостовым.

Трансформаторы 2 являются широкополосными трансформаторами с равными коэффициентами трансформации,

Резистивно-емкостные цепи 3 содержат последовательно соединенные конденсаторы, имеющие малое сопротивление на рабочих частотах, и резисторы, сопротивления которых должны быть порядка номинального сопротивления нагрузки одного ключевого каскадэ 1

Сумматор 4 может быть в простейшем случае выполнен на 2N входовом элементе ИЛИ и при необходимости содержать элемент запоминания состояния схемы ИЛИ,

например, на RS-триггере, S-вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, a R- вход служит для запуска устройства.

Ключ 5 может быть выполнен на транзисторе, тиристоре и другом силовом ключе0 вом элементе.

Выходной сумматор 6 выполняется по известным схемам развязывающего сумматора параллельного или последовательного типа.

5 Резисторы 7 в зависимости от типа оптронов 8 и требуемой точности контроля напряжения питания ключевых генераторов 1 выбираются такой величины, чтобы обеспечить требуемый для включения оптронов 8

0 ток.

Оптроны 8 могут быть как диодными, транзисторными, так и тиристорными.

Устройство работает следующим образом.

5В нормальных условиях благодаря соединению синфазных выходов каждой пары ключевых каскадов 1.(2k) и 1j(2k-1) через ре- зистивно-емкостные цепи 3 каждый из ключевых каскадов 1 нагружен на одинаковую

0 нагрузку и, учитывая, что через них протекает один и тот же ток по шинам питания, напряжение источника питания делится между ними поровну (с точностью до различия в их КПД) с точностью до 2-3%. Для

5 исключения протекания через резисторы цепей 3 постоянного тока последовательно с ними включены конденсаторы. При значительном разбросе параметров ключевых каскадов 1 одной пары через

0 резистивно-емкостные цепи 3 протекает ток, выравнивающий амплитуды напряжений на выходах ключевых каскадов 1 (за счет повышения нагрузки генератора с большим . выходным сигналом), При этом ток через оптроны ,

5 8 и запирающий сигнал на управляющем входе ключа 5 отсутствуют. В выходном сумматоре 6 производится суммирование сигналов всех N пар ключевых каскадов 1, Очевидно, что все ключевые каскады 1 уп0 равляются синфазно внешним сигналом: меандром рабочей частоты.

Таким образом, наличие некоторого реального разброса параметров включенных1 каскадов 1 (в заданных пределах) при любых

5 сопротивлениях нагрузки ключевого генератора (нагрузки сумматора 6) не приводит к заметному изменению (до 3-5%) напряжения питания ключевых каскадов, вследствие чего ключ 5 остается замкнут и устройство работает

При выходе одного из ключевых каскадов 1 из строя (обычно короткое замыкание в его силовых элементах, значительно реже обрыв) напряжение на этом генераторе 1 быстро падает, что приводит к протеканию значительного тока через один из оптронов 8, который включается и через сумматор 4 выключает ключ 5. В результате этого ключевые каскады 1 устройства обесточиваются и сохраняются исправными. Причем, заре- гистрировав включившийся оптрон, можно определить неисправный ключевой каскад 1.

Таким образом, в предлагаемом устройстве исключаются ложные выключения клю- чевых каскадов и улучшено распределение напряжений между ключевыми каскадами, что обеспечивает повышение надежности ключевого генератора в целом. Дополнительно, за счет исключения третьей обмотки в широкополосных трансформаторах предлагаемое устройство упрощено, Кроме того, благодаря параллельно-последовательному включению ключевых каскадов в предлагаемом устройстве возможно достижение луч- шего согласования устройства с сетью питания при оптимальном числе ключевых каскадов, 470 также повышает надежность и упрощает устройство.

Формула изобретения

Ключевой генератор, содержащий 2N,

где N 2, 3, 4 синфазно управляемых

ключевых каскадов, причем первая шина питания каждого 2k ключевого каскада сое- динена с второй шиной питания 2k-1 ключевого каскада, где k 1, 2 N, а выходы

каждого из 2N ключевых каскадов соединены с входами соответствующего одного из 2N трансформаторов, причем первый выход каждого 2k трансформатора соединен с вторым выходом каждого 2k-1 трансформатора, первая шина питания первого ключевого каскада соединена с первой шиной источника питания через ключ, а вторая шина питания 2N ключевого каскада соединена с второй шиной источника питания, сумматор, отличающийся тем, что, с целью поввииения надежности при упрощении ключевого генератора, введены 2N резистивно-емкост- ных цепей, которые соединяют выходы каждого 2к-1 ключевого каскада с одноименными выходами каждого 2k ключевого каскада, 2N резисторов, 2к-1 и IV. из которых подключены попарно первыми выводами к точке соединения первых шин питания 2k-1 и вторых шин питания 2k ключевых каскадов, а также выходной сумматор, входы которого соединены с первыми выходами 2к-1 и вторыми выходами 2k трансформаторов, 2N оптронов, каждый 2k-1 из которых соединен с вторым выводом 2k-1 резистора первым входом, a 2k - с вторым выводом 2k резистора вторым входом, причем вторые входы 2к-1 и первые входы 2k оптронов соединены между собой, а выходы оптронов соединены с входами сумматора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, причем первые шины питания 2к-1 ключевых каскадов и вторые шины питания 2k ключевых каскадов объединены между собой соответственно, выход выходного сумматора является выходом ключевого генератора.