ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР Советский патент 1974 года по МПК H03K7/02 H03K3/57 

1

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники и может быть использовано для получения импульсов высокого напряжения с переменной длительностью.

Известен импульсный модулятор, содержащий высоковольтный выпрямитель, конденсатор фильтра, дроссель перезаряда, диод перезаряда, импульсный трансформатор, искусствеппую линию, ограничительный диод, коммутирующий тиратрон.

Недостатком известного модулятора является то, что конденсаторы формирующей линии работают в напряженном режиме.

Целью изобретения является повыщение эффективности цепи регулирования длительности импульсов. Поставленная цел:-, достигается тем, что ограничительный диод и тиратрон, последовательно соединенные, включены параллельно искусственной линии.

Па фиг. 1 представлена схема предлагаемого импульсного модулятора.

Модулятор содержит высоковольтный выпрямитель , конденсатор фильтра 2, дроссель перезаряда 5, диод перезаряда 4, ограничительный диод .5, тиратрон б, конденсатор 7, резистор 8, искусственную линию 9, импульсный трансформатор /О, нагрузку И, тиратрон 11, конденсатор 13, резистор 14.

Параллельно высоковольтному выпрямителю / подключен конденсатор фильтра 2, потенциальная клемма которого через дроссель 3 и диод 4 соединена с анодом диода 5 и с катушкой индуктивности искусственной линии .9. Нижние обкладки конденсаторов искусственной линии соединены с. плюсом высоковольтного выпрямителя I.

Диод о и тиратрон 6 шунтируют искусственную линию 9. К сетке тиратрона б подключены конденсатор 7 и резистор 8. Противоположный конец катушки индуктивности искусственной линии через первичную обмотку импульсного .трансформатора 10 и тиратрон /2 подключен к земле. К сетке тиратрона /2 подключены, конденсатор 13 и резистор 14. Параллельно вторичной обмотке импульсного трансформатора 10 включена нагрузка //.

В начальный момент обе обкладки искусственной линии находятся под напряжением, равным напряжению на высоковольтном выпрямителе. Напряжение на верхнюю обкладку искусственной линии 9 подается через дроссель 5 и диод 4. При подаче запускающего импульса на сетку тиратрона /2 тиратрон пробивается по аноду и за время, равное пробегу отрицательного перепада напряжения справа налево и обратно, напряжение на верхних обкладках конденсатора становится равным нулю относительно земли. Тиратрон 12 гаснет, и начинается медленный перезаряд конденсаторов искусственной линии через дроссель 3 и диод 4. Напряжение относительно земли на верхних обкладках конденсаторов искусственной линии изменяется от нуля до двойного напряжения высоковольтного выпрямителя к концу заряда. При подаче последующих запускающих импульсов на сетку тиратрона 12 на нагрузке формируются импульсы напряжения с удвоенной амплитудой по сравнению с первоначальным, а величина отрицательного перепада, распространяющегося по линии, приблизительно равна величине напряжения на высоковольтном выпрямителе при работе искусственной линии на согласованную нагрузку.

Если при подаче запускающих импульсов на сетку тиратрона 12 подавать запускающие импульсы на сетку тиратрона 6 с некоторой задержкой или опережением, когда еще существует положительное напряжение на обкладках конденсаторов.в левой части искусственной линии 9, то при поджоге тиратрона 6 отрицательный перепад напряжения будет распространяться слева направо от срабатывания тиратрона 6. Достигнув правой части искусственной линии Я отрицательный перепад приводит к уменьшению напряжения на верхних обкладках конденсаторов искусственной линии до нуля. Тиратрон 12 гаснет, а на нагрузке формируется импульс напряжения, длительность которого меньше чем при запуске одного тиратрона 12. Меняя величину времени задержки или опережения запуска тиратрона 6, можно менять длительность импульса напряжения от О до т ф, , где Тф, - длительность импульса, формируемого линией на нагрузке при срабатывании тиратрона 12.

Диод 5 включен по отношению к тиратрону 6 в прямом напавлении и служит для защиты тиратрона 6 от пробоя его обратным напряжением, так как отрицательный перепад напряжения, возникающий при срабатывании тиратрона 12, достигнув левого конца искусегвенной линии, гасит тиратрон 6 и перезаряжает конденсаторы так, что на верхних обкладках конденсаторов напряжение становится близким к нулю по отношению к земле, т. е. сразу же после прохождения импульса тока через тиратрон 6 к нему прикладывается обратное напряжение. Известно, что по техническим условиям после прохождения имп5льса тока через тиратрон разрешается прикладывать обратное напряжение, обычно не более 5% от его номинального прямого рабочего напряжения. При появлении обратного напряжения диод 5 запирается и тиратрон 6 гаснет.

На фиг. 2 представлен модифицированный вариант описанной выше схемы импульсного модулятора, в которой с целью формирования импульсов на нагрузке с неременной длительностью, имеющих стабильную амплитуду и «плоскую вершину, вышеупомянутый ограничительный диод подсоединен катодом к объединенным обкладкам конденсаторов искусственной линии и концам первичной обмотки импульсного трансформатора, а анодом - к общей шине (п. 2 предмета изобретения).

Модулятор содержит высоковольтный выпрямитель 1, дроссель перезаряда 2, диод перезаряда 3, искусственную линию 4, тиратрон 5, импульсный трансформатор 6, тиратрон 7, нагрузку 8, конденсатор 9, резистор 10, конденсатор 11, резистор 12, ограничительный диод 13, конденсатор фильтра 14.

Высоковольтный выпрямитель / шунтирован конденсатором фильтра 14, потенциальная клемма которого через дроссель перезаряда 2, диод перезаряда 3 соединена с катушкой индуктивности искусственной линии 4 к с анодом тиратрона 5, катод которого заземлен. К сетке тиратрона 5 подключены конденсатор 9 и резистор 10. К противоположной клемме катушки индуктивности искусственной линии включен тиратрон 7, катодом соединенный с землей. К сетке тиратрона 7 подключены конденсатор //и резистор 12.

Первичная обмотка импульсного трансформатора 6 одним концом присоединена к плюсу высоковольтного выпрямителя, другим концом - к нижним обкладкам конденсаторов искусственной линии 4, которые через диод 13 соединены с землей. Параллельно вторичной обмотке импульсного трансформатора 6 включена нагрузка 8.

В первоначальный .момент обе обкладки конденсаторов искусственной линии 4 находятся под напряжением, равным напряжению на высоковольтном выпрямителе 1. На верхние обкладки конденсаторов нанряжение подается от высоковольтного вынрямителя через дроссель перезаряда 2 и диод перезаряда 3. На нижние обкладки конденсаторов искусственной линии напряжение подается от высоковольтного выпрямителя через первичную об.мотку импульсного трансформатора 6.

При подаче на сетку тиратрона 5 поджигающего импульса тиратрон пробивается по аноду и коммутирует искусственную линию 4 на землю. Отрицательный перепад напряжения начинает распространяться слева направо по искусственной линии, достигнув правого конца линии, отражается с те.м же знаком и при достижении левого конца линии напрял ение на верхних обкладках конденсаторов искусственной линии становится равным нулю. Импульс тока, проходящий по цепи через первичную обмотку импульсного трансформатора, конденсатора фильтра 14, тиратрон 5, искусственную линию 4 формирует прямоугольный импульс напряжения на первичной обмотке импульсного трансформатора 6.

После того, как верхние обкладки конденсаторов искусственной линии 4 окажутся под потенциалом земли, начинается медленный перезаряд искусственной линии по непи дроссель перезаряда 2, диод перезаряда 3, первичная обмотка импульсного трансформатора 6. В конце перезаряда искусственной линии 4 напряжение на верхних обкладках кондесаторов искусственной линии достигает почти удвоенного напряжения высоковольтного выпрямителя. При подаче последующих запускающих импульсов на сетку тиратрона 5 формируются

уже импульсы напряжения на нагрузке удвоенной амплитуды по сравнению с первым запуском. Во время формирования импульсов напряжение на нижних обкладках конденсаторов становится близким нулю. Если выбрать сопротивление нагрузки такое, чтобы пересчитанная величина сопротивления нагрузки в первичную цепь импульсного трансформатора была больше волнового сопротивления искусственной линии 4, то напряжение на нижних обкладках конденсаторов искусственной линии становится меньше нуля. И во время формирования импульса диод 13 открывается и фиксирует напряжение на нижних обкладках конденсаторов искуственной линии на уровне, близком к нулю во все время формирования импульса. Так как напряжение на верхнем конце первичной обмотки трансформатора 6 равно напряжению на высоковольтном выпрямителе, а на нижнем конце амплитуда импульса ограничивается диодом 13, то на первичной обмотке, а следовательно, и нагрузке формируется прямоугольный импульс напряжения с постоянной амплитудой и с «плоской вершиной.

Если подавать запускающие импульсы одновременно на два тиратрона 5 и 7, то когда отрицательный перепад напряжения, возникающий от срабатывания тиратрона 7, достигнет левого конца линии 4, то тиратрон 5 погаснет, и на нагрузке сформируется импульс напряжения, длительность которого будет в два раза меньше по сравнению с тем, когда производится запуск одного тиратрона 5. Меняя величину задержки запуска тиратрона 7 по отношению к тиратрону 5, можно изменять длительность импульса напряжения на нагрузке от т тфк до т т ф,, где тф, - длительность формируемого импульса при запуске одного тиратрона 5.

Предмет изобретения

1.Импульсный модулятор, содержащий высоковольтный выпрямитель, конденсатор фильтра, дроссель перезаряда, диод перезаряда, импульсный трансформатор, искусственную линию, ограничительный диод, коммутирующий тиратрон, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности цепи регулирования длительности импульсов, вышеуказанные диод и тиратрон, последовательно соединенные, включены параллельно искусственной .

2.Модулятор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью формирования импульсов на нагрузке с переменной длительностью, имеющих стабильную амплитуду и «плоскую вершину, вышеупомянутый ограничительный диод подсоединен катодом к объединенным обкладкам конденсаторов искусственной линии и концу первичной обмотки импульсного трансформатора, а анодом - к обшей шине.

Приоритет по п. 2 исчислять от 19 июля 1971 г.

Т Т Т Т

k/J