Устройство формирования импульсов Советский патент 1979 года по МПК H03K17/72 

1

Изобретение относится к области импульсной техники, а именно к устройствам формирования электрических импульсов и может быть использовано для создания мошных В1)1соковольтных высокочастотных модуляторов и генераторов.

Известно устройство формирован-ия импульсов по основному авт. св. № 532175, содержащее л последовательно соединенных тиристоров, катод одного из крайних тиристоров заземлен, а анод другого крайнего тиристора подсоединен к источнику питания, цепь запуска, образованную одним из тиристоров, предпочтительно крайним, катод которого заземлен, п конденсаторами и импульсными трансформаторами. Вторичные обмотки трансформаторов включены между катодами и управляющими электродами соответствующих, тири-сторов, первичные обмотки одними концами подсоединены к их катодам, а другим.и к первым обкладкам конденсаторов, причем вторыми обкладками конденсаторы подключены к анодам соответствующих. тиристоров. К управляющим электродам тиристоров катодами подключены зарядные диоды, аноды которых присоединены к первым обкладкам конденсаторов.

Однако при работе такого устройства в импульсном режиме его надежность снижается.

С целью повышения надежности устройство формирования импульсов дополнительно содержит п цепей, каждая из которых образована, последовательно соединенными

стабилитроном и резистором п - испей, каждая из которых образована встречнопоследовательно соединенными стабмлитроном и диодом, и п - 1 катушек индуктивности. Дополнительные цепи из последовательно соединенных стабилитронов и резисторов включены между управляющими электродами тиристоров и катодами соответствующих зарядных диодов, причем стабилитроны ориентированы катодами к катодам зарядных диодов. Дополнительные цепи из

встречно-последовательно соединенных стабилитронов и диодов включены между анодами тиристоров, кроме крайнего тиристора, подсоединенногЪ к источнику питания, и вторыми обкладками соответствующих конденсаторов, причем стабилитроны орие тнрованы катодами к анодам тиристоров. Дополнительные катушки индуктивности включены между вторыми обкладками конденсаторов, кроме крайнего конденсатора, подсоединенного к источнику питания, и управляющими электродами тиристоров, катоды которых соединены с анодами соответствующих тиристоров.

Устройство дополнительно содержит п резисторов, включенных между катодами тиристоров и вторыми обкладками соответствующих конденсаторов, а также п цепей, каждая из которых образована последовательно соединенными диодом и резистором и включена между первой обкладкой конденсатора и первичной обмоткой трансформатора, причем диод ориентирован катодом к первой обкладке конденсатора.

На фиг. 1 представлена электрическая схема предложенного устройства формирования импульсов; на фиг. 2 - электрическая схема ячейки устройства с дополнительными элементами.

Устройство формирования импульсов содержит группу из п последовательно соединенных тиристоров 1-4 (в рассматриваемом примере п 4), в которой катод одного из крайних тиристоров 4 заземлен, а анод другого крайнего тиристора 1 является анодом группы тиристоров и соединен с кле.ммой 5. Цепь запуска устройства содержит п конденсаторов 6-9 и п импульсных трансформаторов 10-13, первичные обмотки 14-17 которых подключены одним выводом к катодам соответствующих тиристоров, другим - к первым обкладкам конденсаторов 6-9. Вторичные обмотки 18-21 импульсных трансформаторов включены встречно первичным и подключены одним выводом к катодам соответствующих тиристоров I-4, а другим выводом - к первь м обкладкам конден.саторов через диоды 22-25, ориентированные анодами к упомянутым конденсаторам. Выводы обмоток 18-21, подключенные к катодам диодов 22-25, соединены с управляющими электродами тиристоров 1-4 через п цепей, образованных резисторами 26- 29 соответственно и последовательно соединенными стабилитронами 30-33, причем стабилитроны ориентированы катодами к катодам диодов 22-25. Вторая обкладка конденсатора 6 соединена с анодом тиристора 1, вторые обкладки конденсаторов 7-9 соединены с управляющими электродами тиристоров 1-3 через катущки индуктивности 34-36 и с катодами этих же тиристоров через цепи, образованные диодами 37- 39 и встречно-последовательно соединенными стабилитронами 40-42, причем стабилитроны ориентированы катодами к катодам тиристоров, а анодами - к анодам диодов.

Запуск устройства осуществляется подачей положительного сигнала управления на клемму 43. Для равномерного распределения статического напряжения между тиристорами, повышения устойчивости к длительному воздействию постоянного напряжения путем создания постоянного отрицательного

смещения на участках управляющий электрод-катод тиристора параллельно участкам: вторые обкладки конденсаторов 6-9 - катоды тиристоров включены резисторы 44-47 соответственно. Мощность импульса управления равна необходимой для запуска одного тиристора. Для улучи ения электрической развязки первичных и вторичных обмоток импульсных трансформаторов 10-13 целесообразно между первыми обкладками конденсаторов 6-9 и первичными обмотками

5 14-17 включить п цепей из последовательно соединенных диодов и резисторов соответственно, причем диоды ориентировать катодами к первым обкладкам конденсаторов. На фиг. 2 показана такая цепь, содержащая диод 48 и резистор 49.

Для выравнивания вольт-амперных характеристик участков управляющий электрод-катод тиристоров 1-4, а также повышения устойчивости к длительному воздействию постоянного напряжения желательно

5 параллельно управляющему электроду и катоду каждого тиристора включить резисторы - см. резистор 50 на фиг. 2.

При подаче положительного напряжения на клемму 5, т. е. на анод тиристора 1, являющийся анодом группы тиристоров 1-4,

ток заряда конденсаторов 6-9 проходит последовательно по цепи: анод тиристора 1, конденсатор 6, диод 22, смещенный в прямом направлении, обмотка 18 импульсного трансформатора 10, катод тиристора 1, управляющий электрод тиристора 1, катушка индуктивности 34, конденсатор 7, диод 23 и т. д. на землю. Величины индуктивности обмотки 18 и катущки 34 выбраны таким образом, чтобы падение напряжения на обмотке 18 и катушке 34 было меньше напряжения стабилизации стабилитронов 30 и 40. Весь ток заряда конденсаторов протекает через участок управляющий электрод-катод тиристора 1, создавая на управляющем переходе тиристора 1 (аналогично тиристоров 2 и 3) отрицательное смещение. Наличие отрицательного смещения на тиристорах 1-3 значительно повышает устойчивость устройства к воздействию нарастающего анодного напряжения. Отсутствие отрицательного смещения на нижнем тиристоре 4 несущественно, так

0 как его катод заземлен, и можно подать постоянное смещение от внешнего маломощного источника.

После окончания процесса заряда конденсаторов 6-9 цепь запуска устройства находится под потенциалом, равным потенциалу на клемме 5. Напряжение .между конденсаторами делится пропорционально суммарным сопротивлениям утечки тиристоров 1-4 и резисторов 44-47. При подаче сигнала управления на клемму 43, т. е. на управл-яющий электрод тиристора 4, последний переходит в открытое состояние, напряжение на нем падает и конденсатор 9 разряжается через открытый тиристор по цепи: катушка индуктивности 36, управляющий переход тиристора 3, открытый тиристор 4, обмотка 17 импульсного трансформатора 13. После включения тиристора 4 происходит перераспределение потенциала в цепи запуска с большой скоростью (доли микросекунды) между конденсаторами 6-8, что вызывает дозаряд конденсаторов, ток дозаряда идет но цепи: конденсатор 6, диод 22, смеш,енный в прямом направлении, стабилитрон 30, резистор 26, управляющий переход тиристора 1, стабилитрон 40, диод 37, включенный в прямом направлении, конденсатор 7 и т. д. через открытый тиристор 4 на землю. Практически весь ток дозаряда конденсаторов протекает одновременно через улравляюн 1ие элekтpoды еще не включивщихся тиристоров 1-3. Протекание положительного тока управления вызывает их одновременное включение. Если величина тока дозаряда конденсаторов 6-8 недостаточна для включения тиристоров 1-3, их запуск осуществляется последовательно: тиристор 3 включается током разряда конденсатора 9, тиристор 2 - током разряда конденсатора 8 после включения тиристора 3, тиристор 1 - током разряда конденсатора 7 после включения тиристора 2. При включении тиристоров I-4 ток разряда конденсаторов протекает через первичные обмотки 14-17 импульсных трансформаторов 10-13, при этом поступает дополнительный ток управления на включающиеся тиристоры, что способствует улучшению условий включения тиристоров, а при последовательном запуске поддерживает тиристоры в открытом состоянии. Оба механизма включения (одновременный и последовательный) действуют в одно и то же время и таким образом обеспечивается устойчивый запуск устройства в любых схемах применения. При последующей подаче аподного напряжения на клемму 5, а затем управляющего сигнала на входную клемму тиристора 4 описанный процесс повторяется. Устройство формирования импульсов, согласно изобретению, обладает повышенной стойкостью к воздействию нарастающего анодного и постоянного анодного напряжения за счет создания отрицательного смещения на управляющих переходах тиристоров и обеспечивает устойчивый запуск последовательно соединенных тиристоров, независимо от параметров формирующих элементов, путем совместного использования одновременного и последовательного механизма включения в одном устройстве. Формула изобретения 1.Устройство формирования импульсов по авт. св. XQ 532175, отличающееся тем, что, с целью повышгния надежности, оно дополнительно содержит п цепей, каждая из которых образована последовательно соединенными стабилитроном и резистором, п - 1 цепей, каждая из которых образована встречно-последовательно соединенными стабилитроном и диодом, п п - 1 катушек индуктивности, при этом дополнительные цепи из последовательно соединенных стабилитронов и резисторов включены между управляющими электродами тиристоров и катодами соответствующих зарядных диодов, а стабилитроны ориентированы катодами к катодам зарядных диодов; дополнительные цепи из встречно-последовательно соединенных стабилитронов и диодов включены между анодами тиристоров, кроме крайнего тиристора, подсоединенного к источнику питания, и вторыми обкладками соответствующих конденсаторов, причем стабилитроны ориентированы катодами к анодам тиристоров, дополнительные катушки индуктивности включены между вторыми обкладками конденсаторов, кроме крайнего конденсатора, подсоединенного к источнику питания, и управляющими электродами тиристоров, катоды которых соединены с анодами соответствующих тиристоров. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно допо.янительно содержит п резисторов, включенных между катодами тиристоров и вторыми обкладками соответствующих конденсаторов. 3.Устройство но п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит п цепей, каждая из которых образована последовательно соединенными диодом и резистором и включена между первой обкладкой конденсатора и первичной обмоткой трансформатора, причем диод ориентирован катодом к первой обкладке конденсатора.

;з

(Puj.l

iPuiZ