Генератор импульсов Советский патент 1992 года по МПК H03K3/53 

фиг /

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах мощных импульсов для электрофизической аппаратуры.

Известен LC-генератор, в котором увеличение напряжения, возникающее за счет последовательного включения емкостей, осуществляется при переполяривании напряжения на четных каскадах в колебательных LC-контурах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее источник питания, первая шина которого через зарядный элемент соединена с первым выводом первого конденсатора, а вторая шина подключена к первому выводу первичной обмотки переключающего трансформатора, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с первым выводом второго конденсатора, третий конденсатор, первый вывод которого подключен к второму выводу вторичной обмотки переключающего трансформатора, переключающий дроссель, первый вывод которого соединен с первым выводом емкостного накопителя энергии, и нагрузку.

Недостатком известного устройства является низкая надежность.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее источник питания, первая шина которого через зарядный элемент соединена с первым выводом первого конденсатора, а вторая шина подключена к первому выводу первичной обмотки переключающего трансформатора, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с первым выводом второго конденсатора, третий конденсатор, первый вывод которого подключен к второму выводу вторичной обмотки переключающего трансформатора, переключающий дроссель, первый вывод которого соединен с первым выводом емкостного накопителя энергии, нагрузку, введены управляемый коммутатор и зарядный нелинейный дроссель, причем управляемый коммутатор включен между второй шиной источника питания и первым выводом, первого конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым выводом первичной обмотки переключающего трансформатора, второй вывод третьего конденсатора подключен к первому выводу второго конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым выводом переключающего дросселя и через зарядный нелинейный дроссель соединен с вторым выводом емкостного накопителя энергии, первым выводом третьего конденсатора и первым выводом

нагрузки, второй вывод которой подключен к первому выводу переключающего дросселя.

Введение управляемого коммутатора

позволяет исключить влияние колебаний зарядного напряжения на выходной импульс и тем самым надежно воспроизводить его характеристики от импульса к импульсу. Введение зарядного нелинейного дросселя

существенно снижает потери энергии в процессе зарядки конденсаторов, подключенных к вторичной обмотке трансформатора, и тем самым обеспечивает уменьшение напряжения на переключающем трансформаторе по отношению к выходному

напряжению генератора в 2 раза. В целом введенные элементы повышают надежность генератора.

На фиг. 1 показана схема генератора импульсов; на фиг, 2 показаны осциллограммы напряжений и токов в соответствующих

точках схемы,

На фиг. 1 обозначены: 1, 2 и 3 - конденсаторы, 4 - источник питания; 5 - зарядный элемент; 6 - управляемый коммутатор; 7 - переключающий трансформатор; 8 - зарядный нелинейный дроссель; 9 - переключающий дроссель; 10 - емкостной накопитель энергии; 11 -нагрузка.

На фиг, 1 показано одно магнитное звено, включающее переключающий дроссель

9 и емкостной накопитель 10 энергии, однако в схеме их может быть несколько.

Первая шина источника 4 питания через зарядный элемент 5 соединена с первым выводом конденсатора 1, а его вторая шина

подключена к первому выводу первичной обмотки переключающего трансформатора 7. Управляемый коммутатор 6 включен между второй шиной источника питания и первым выводом конденсатора 1, второй вывод

которого соединение вторым выводом первичной обмотки переключающего трансформатора 7. Первый вывод вторичной обмотки переключающего трансформатора 7 соединен с первым выводом конденсатора

2 и вторым выводом конденсатора 3, а ее второй вывод соединен с первым выводом конденсатора 3. Второй вывод конденсатора 2 через переключающий дроссель 9 соединен с первым выводом емкостного

накопителя 10 энергии, вторым выводом нагрузки 11 и через зарядный нелинейный дроссель 8 с вторым выводом емкостного накопителя 10 энергии, первым выводом конденсатора 3 и первым выводом нагрузки

11.

Генератор импульсов работает следующим образом.

Конденсатор 1, первоначально заряженный от источника 4 питания до напряжения Uo, при подаче запускающего сигнала на управляемый коммутатор 6, начинает разряжаться через первичную обмотку переключающего трансформатора 7. При этом конденсаторы 2 и 3 параллельно заряжаются, причем конденсатор 2 заряжается через зарядный нелинейный дроссель 8, сердечник которого предварительно насыщен в направлении протекания тока зарядки конденсатора 2. В момент окончания зарядки напряжение конденсаторов 2 и 3 равное (-KUo), где К - коэффициент трансформации переключающего трансформатора 7, приложено к вторичной обмотке переключающего трансформатора 7 и его сердечник насыщается. Электромагнитная связь между обмотками переключающего трансформатора 7 исчезает, ток во вторичной обмотке изменяет направление на обратное и конденсатор 3 начинает перезаряжаться, а напряжение на нем меняет знак. Поскольку конденсатор 2 не изменяет свое состояние (параметры переключающего дросселя 9 и зарядного нелинейного дросселя 8 выбирают такими, чтобы исключить его перезарядку в процессе перезарядки конденсатора 3), в момент окончания перезарядки напряжение на каждом из конденсаторов 2 и 3 одного знака и равно (KU0), а так как они находятся в состоянии последовательного соединения по отношению к цепи нагрузки, то напряжение конденсаторов 2 и 3 складываются и на выходе конденсатора 2 возникает напряжение, равное 2 Ш0. В этот момент переключающий дроссель 9 насыщен и энергия из конденсаторов 2 и 3 передается в емкостной накопитель 10 энергии и далее в нагрузку 11.

Устройство выполнено следующим образом: источник питания 4 - ВС 50/50; зарядный элемент 5 - сопротивление величиной 20 10е Ом; коммутатор б - тиратрон ТТИ1-50/2500; конденсатор 1 -емкость YD80 - 0,04; переключающий трансформатор 7 выполнен на пермаллоевом сердечнике размером 460 -230 -25 мм3 с количеством витков в первичной и вторичной обмотках 4

и 8 соответственно; конденсаторы 2 и 3 - конденсаторы типа Alfons емкостью 5 нФ каждый; зарядный нелинейный дроссель 8 представляет собой обмотку из 8 витков на пермаллоевом сердечнике размером

460 -230 -25 мм3.

В предлагаемом генераторе импульсов при одинаковых входных и выходных параметрах по сравнению с известным переключающий трансформатор находится под

воздействием напряжения, в 1,9 раза меньшим, и, следовательно, надежность его выше.

Формула изобретения

Генератор импульсов, содержащий источник питания, первая шина которого через зарядный элемент соединена с первым выводом первого конденсатора, а вторая шина подключена к первому выводу первичной обмотки переключающего трансформатора, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с первым выводом второго конденсатора, третий конденсатор, первый вывод которого подключен к второму выводу вторичной обмотки переключающего трансформатора, переключающий дроссель, первый вывод которого соединен с первым выводом емкостного накопителя энергии, нагрузку,отличающийся тем,

что, с целью повышения надежности, в него введены управляемый коммутатор и зарядный нелинейный дроссель, причем управляемый коммутатор включен между второй шиной источника питания и первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым выводом первичной обмотки переключающего трансформатора, второй вывод третьего конденсатора подключен к первому выводу

второго конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым выводом переключающего дросселя и через зарядный нелинейный дроссель соединен с вторым выводом емкостного накопителя энергии,

первым выводом третьего конденсатора и первым выводом нагрузки, второй вывод которой подключен к первому выводу переключающего дросселя.

I/

Использование: в генераторах мощных импульсов для электрофизической аппаратуры. Сущность: устройство содержит три конденсатора 1, 2 и 3, источник 4 питания, зарядный элемент 5, управляемый коммутатор 6, переключающий трансформатор 7, за- рядный нелинейный дроссель 8. переключающий дроссель 9, емкостный накопитель энергии 10 и нагрузку 11. 2 ил.