Генератор импульсов Советский патент 1992 года по МПК H03K3/53 

вым выводом ключевого элемента 3. Второй вывод обмотки дросселя 2 через конденсатор 1 подключен к управляющему входу ключевого элемента 9 и аноду диода 7. Выход ключевогоэлемента 9 вкл|очен между управляющим входом ключевого элемента 3 и общей шиной. Отрицательный полюс источника 22 питания подключен к катоду диода 7, первому выводу формирующей линии 5 и общей шине. Второй вывод формирующей линии 5, соединен с катодом диода 8, который через последовательно соединенные нагрузку 19 и тиристор 20 подключен к общей шине. Шина 23 импульсов запуска через элемент 21 задержки соединена с управляющим электродом тиристора 20, а через обмотку 11 трансформатора 10, V подключена к общей шине. Обмотка 12 соединена с управляющим входом ключевого элемента 4, а обмотка 13 включена между управляющим входом ключевого элемента 3 и общей шиной. Отвод обмотки 13 трансформатора 10 соединен со вторым выводом ключевого элемента 3.

Генератор импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии перед поступлением импульса запуска ключевые элементы 3, 4 и 9 заперты, конденсатор 1 и линия 5 полностью разряжены, а ток в обмотке дросселя 2 равен нулю. При поступлении очередного положительного импульса запуска ЕЗ в момент времени Ti на обмотку 11 трансформатора 10 происходит одновременное отпирание транзисторов 14 и 17 в ключевых элементах 3 и 4 (фиг. 2 а). Тиристор 20 остается запертым. При этом начинается процесс резонансного заряда конденсатора 1 через лейую секцию обмотки дросселя 2, диоды 6, 7 и транзистор 17 от источника 22 питания с напряжением Еп. Напряжение Ei на конденсаторе 1 имеет вид отрезка косинусоиды, а ток заряда И вид отрезка синусоиды (фиг. 2 в, г). На диоде 7 при протекании через него тока образуется положительный импульс напряжения Е, поступающий на эмйггер транзистора 9, включенного по схеме с общей.базой; транзистор 9 удерживается этим импульсов в запертом состоянии. Одновременно через правую секцию обмотки дросселя 2 и через транзистор 14 начинает протекать ток la, форма которого близка к пилообразной (фиг. 2 г). Ток 12, протекая через нижнюю секцию обмотки 13 трансформатора 10, создает на верхней секции той же обмотки напряжение Eis положительной обратной связи, которое через формирующую цепочку на диоде 15 и конденсаторе 16 поступает на базу транзистора 14. Напряжение Ei3

удерживает транзисторы 14 й,17 в насыщенном состоянии и после окончания импульса запуска Ез (фиг. 2 а, б). К Моменту Т2 ток 42 через правую секцию обмотки дросселя 2

достигает максимальной величины 12макс.

В момент Та напряжение EI на конденсаторе 1 достигает максимальной величины Е1макс., а ток-заряда It переходит через нуль и меняет свое напряжение (фиг. 2 в. г).

Диод 7 в момент Т2 запирается и дальнейшее протекание тока 1д (после момента времени Та) происходит через эмиттернрбазовый переход транзистора 9 (фиг. 2 г). На его эмиттере появляется импульс напряже/

ния Е отрицательной полярности, отпирающий транзистор (фиг. 2 г, в). Транзистор 9 при своем отпирании шунтирует обмотку 13, при этом достигается запирание транзисторов 14 и 17 в ключевых элементах 3 и 4. Их

запирание происходит форсированно за счет действия механизма положительной обратной связи, описанного выше. Кмоменту Та энергия, накопленная в индуктивности 1 правой секции обмотки дросселя 2 и в

емкости Ci конденсатора 1, равна

Wj- 0.5(CiEiMaKc + LalaMSKc).

Если полагать потери в цепи заряда малыми, то можно принять приближенно:

Еп La

ElMaKC пЕп И 1амакс

где п - постоянный коэффициент, п 1;

Т Та - TI - интервал времени, в течение которого происходит накопление энергии.

Этот интервал может быть равен длительности полупериода свободных колебаНИИ в цепи заряда конденсатора 1:

.,

где L - индуктивность левой секции обмотки дросселя 2.

Исходя из этих соображений для величины энергии можно получить

50;,f („ac.+g),

(1)

где Т « ft: TL - постоянная времени индуктивной цепи.

После запирания ключевых элементов 3 и 4 начинается разряд конденсатора 1 через индуктивность и диод 8 на линию 5, имеющую емкость СБ. Разряд имеет резонансный характер. К моменту Тз, когда конденсатор 1 полностью разрядится, линия 5 зарядится до максимального напряжения Ебмакс (фиг. 2 г, д). а диод 8 закроется. Если пренебречь потерями, то вся энергия W , накопленная ранее в емкости Ci конденсатора 1 и в индуктивности L2 правЪй секции обмотки дросселя 2, будет передана в емкость Gs линии 5. Отсюда следует, что ).1±1 Так. при Ci Cs 10 Ф; L2 гО Гн; Т 10 с и п 2. Из соотношения (2) получаем Ебмакс 3.74Еп. Длительность ТБ процесса резонансного разряда конденсатора 1 оказывается меньшей, чем длительность Т его заряда. Это объясняется тем, что в процессе разряда участвуют емкости Ci и Cs, включенные последовательно (фиг. 2 б, г). Диод 6 обеспечивает защиту транзистора 17 от обратного напряжения, которое могло бы возникнуть после его запирания, ( поскольку Е1макс ЕП. Импульс запуска Ез задерживается в элементе 21 задержки на время Т21 Т4 - TI большее, чем сумма времени Т заряда и времени ТБ разряда, так что Т21 Т + Тб (фиг 2 а, б, г). Задержайный импульс Е21 поступает на управляющий электрод тиристора 20 и отпирает его. Если сопротивление Ri9 нагрузки 19 равно характеристическому сопротивлению Rs линии 5, то в этих УСЛОВИЯХ линия 5 разряжается полностью, а на нагрузке 19 формирует,ся прямоугольный импульс с амплитудой .Ei9 Е5макс/2 (фиг. 2д). При пocтyплe+ ии очередного импульса запуска описанные выше процессы повторяются. Генератор импульсов может быть также использован в качестве импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное. В этом случае отпадает необходимость в использовании нагрузки 19, тиристора 20, элемента 21, а емкостная нагрузка 5 может представлять собой конденсатор фильтра. Регулирование величины выходного постоянного напряжения может осуществляться методом широтно-импульсной модуляции: с этой целью на обмотку 11 трансформатора 10 поочередно подаются положительные и отрицательные импульсы запуска и сброса с изменяющимся интервалом времени между ними. Выходное напряжение при этом может быть получено как меньшим, так и большим, чем напряжение питания ЕП. Фор мула изобретения Генератор импульсов, содержащий накопительный конденсатор, дроссель с обмоткой, снабженной отводом, первый вывод которой соединен с первым выводом первого ключейого элемента, емкостную нагрузку, первый вывод которой соединен с общей шиной и отрицательным полюсом источника Питания, второй ключевой элемент и шину импульсов запуска, отличаю щи йс я тем, что, с целью повышения КПД, в него введены первый, второй и третий диоды, дополнительный ключевой элемент и трансформатор, причем положительный полюс источника питания через второй ключевой элемент соединен с анодом первого диода, катод которого подключен к отводу обмотки дросселя, второй вцвод которой через накопительный конденсатор соединен с анодом второго диода и управляющим входом дополнительного ключевого элемента, выход которого включен между управляющим входом первого ключевого элемента, и общей шиной, первый вывод обмотки дросселя соединен с анодом третьего диода, катод которого подключен к второму выводу емкостной нагрузки, шина импульсов запуска через первую обмотку трансформатора соединена с общей шиной и катодом второго диода, вторая обмотка трансформатора подключена к управляющему входу второго ключевого элемента, между управляющим входом первого ключевого элемента и общей шиной включена третья обмотка трансформатора, отвод которой соединен с вторым выводом первого ключевого элемента.

20

firpo J/

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных радиопередатчиках СВЧ. а также в преобразователях постоянного напряжения в постоянное. Цель изобретения - повышение КПД. Генератор импульсов содержит накопительный конденсатор 1| дроссель 2. ключевые элементы 3, 4 и 9, емкостную нагрузку 5, например формирующую линию, диоды 7 и 8. трансформатор 10. источник 22 -питания, клкзчевой элемент 3 содержит транзистор 14. диод 15 и конденсатор 16^ Ключевой элемент 4 сострит из транзистора 17 и диода 18. В случае использования генератора импульсов в качестве источника импульсного питания активной нагрузки он будет содержать дополнительную нагрузку 19, тиристор 20 и элёмент21 задержки. Введение в устройство, новых элементов 6 - 9 позволяет уменьшить потери в цепи заряда конденсатора. 2 ил.•*••'ЁИзобретение относит&я к импульсной технике и может быть использовано преимущественно для питания усилителей СВЧ-моицности в импульсных радиоперё-^ датчиках, а также в качестве преобразователей постоянного напряжения в постоянное.Целью изобретения является повышение КПД.На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема генератора импульсов: на фиг. 2 - speMeHHbie диаграммы напряже-^ НИИ и токов в нем.>&Генератор импул ьсов содержит наког1Ип тельный конденсатор 1. дроссель 2 собмбт- кой, снабженной отводом, первый 3 и второй 4 ключевые элементы, емкостную .нагрузку 5. например формирующую линию, первый б, второй 7 и третий 8 диоды, дополнительный ключевой элемент 9, например транзистор, трансформатор 10 с первой 11,второй 12 и третьей 13 обмотками. Первый ключевой элемент 3 содержит транзистор14и формирующую цепочку в составе диода15и конденсатора 16. Второй ключевой элемент 4 состоит из транзистора 17 и защитного диода 18.В случае использования генератора импульсов в качестве источника импульсного питания активной нагрузки он будет содер^ жать дополнительно нагрузку 19, например усилитель . СВЧ-мощности, тиристор 20 и элемент 21 задержки.Генератор импульсов содержит также источник 22 питания и шину 23 импульсов запуска.-:Положительный полюс источника 22 питания через ключевой элемент 4 соединен с анодом диода 6, катод ^которого подключен ^ к отводу обмотки дросселя,2, первый вывод которой соединен с анодом диода 8.и пер-XJО Ч>& СЛg>&