Импульсный модулятор Советский патент 1979 года по МПК H03K3/53 

изобретение относится к импульсной технике, а именно к импульсным модуляторам с полным разрадом накопителя энер гии; может быть использовано в импульсных системах различного назначения. Известен импульсный модулятор, сод жащий источник питания, зарядноеустройство, накопитель энергии и нагрузку, соединенные последовательно и подключенные между положительным и отрицательным полюсами источника питания, коммутирующий элемент, подключенный параллельно накопителю энергии и нагрузке, генератор импульсов запуска коммутирующего элемента, подключенный к его управляющему входу, и цепь коррекции формы модулирующего импульса, состоящую из последовательно соединенных конденсатора и первого вентиля, подключенную параллельно наг руаке, причем анод первого вентиля соединен с отрицательным полюсом источника питания, а его катод - с анодом второго вентиля l . Данное устройство принято в качестве лрототипа. Его недостаток - низкий КПД при формировании на нагрузке трапецеидального импульса с пологим фронтом и крутым спадом. Импульс такой формы необходим для возбуждения нагрузки в виде высокостабильного высокочастотного генераторного прибора. Цель изобретения - повьпиение КПД модулятора при формировании трапецеидального импуттьса. Поставленная цель достигается тем, что катод второго вентиля подключен через резистор к месту соединения коммутирующего элемента со входом накопителя энергии. На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема импульсного модулятора; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема импульсного модулятора, выполненная согласно данному изобретению; на фиг. 3 - эпюры напряжений и токов модулятора. Импульсный модулятор (фиг. 1) содер жит источник питания 1, зарядное устрой ство 2, емкостный накопитель энергии 3 и нагрузку 4, соединенные последователь но и подключенные между положительным и отрицательным полюсами источника питания. Параллельно накопителю энергии 3 и нагрузке 4 включён коммутирующий 5, управляющий вход которого соединен с генератором импульсов запуска 6, Параллельно нагрузке 4 подключена цепь коррекции формы модулирующего импульса, состоящая на последовательно сое диненных конденсатора 7 и вентиля 8. Точка соединения конденсатора с катодом вентиля 8 подключена к аноду вентиля 9, катод которого через резистор 1О подключен к точке соединения коммутирующе го элемента 5 с накопителем энергии 3. Импульсный модулятор работает следу щим образом. Накопитель энергии 3 периодически за ряжается от источника питания 1 через зарядное устройство 2 и нагрузку 4 и полностью разряжается на нагрузку 4 через коммутирующий элемент 5 в момен ты его включения импульсами запуска генератора 6. При разряде Ьакопителя энергии 3 кон денсатор заряжается через вентиль 8 с постх янной , определяемой выходным сопротивлением накопителя энергии 3и емкостью конденсатора. На нагрузке 4формируется импульс с пологим фронтом. Конденсатор заряжается до MOMeHta возбуждения нагрузки 4, после которого напряжение на нем не повышается. При этом формируется плоская часть вершины импутпэса. После окончания разряда накопителя энергии 3 напряжение на шгрузке 4 быстро уменьшается, и формируется крутой спад импульса. Конденсатор, заряженный до максимального напряжения импульса, начинает разряжаться через вентиль 9 и резистор на накопитель энер гии 3, передавая в не1Ч часть накопленной энергии. Другая часть накопленной в конденсаторе рассеивается при его разряде на резисторе. Одновременно с разрядом конденсатора на накопитель энергии 3 последний заряжается от источника питания 1 и после полного заряда вновь разряжается на нагрузку через коммутирующий элемент 5. Передача энергии, запасенной в конденсаторе, в накопитель энергии 3 позволяет пош.1сить КПД модулятора при формировании трапецеидального импульса. Схема модулятора, изображенная Нй фиг. 2, является примером конкретного выполнения. Она содержит источник поотоянного напряжения 1, зарядное устройство 2, состоящее из зарадного дросселя 3 и зарядного диода 4, генфатор запускающих импульсов 5, коммутатор 6, накопитель модулятора - линию формирования 7, возвратный диод 8, резистор 9, корректирующий конденсатор 10, заряд ный диод 11 и нагрузку, например магнетрон 12. Работа схемы поясняется приведенными ниже эпюрами напряжений и токов. На фиг. За изображены импульсы на выходе генератора запускающих импульсов; на фиг. 3 б - изменение напряжения на лийии формирования; на фиг. 3 в - изменение напряжения на нагрузке модулятора; на фиг. 3 г - изменение тока зарзда и разр5вда емкости корректирующего конденсатора. Как следует из фиг. 3 а, к моменту if прихода запускающего импульса линия формирования 7 заряжена до напряжения и (эпюра 36) от источника постоянного напряжения 1 через зарядное устройство 2. В момент t коммутатор 6 поджигает ся импульсом и, , который поступает на управляющую сетку последнего с генератора запускающих импульсов 5. Начинается разряд линии формирования 7 и заряд током 3- (эпюра 3 г) корректирующего конденсатора Ю через зарядный диод 11. При этом на нагрузке формируется импульс и (эпюра 3 в), крутизна переднего , фронта которого пропорциональна емкости корректирующего конденсатора 1О. При достижении на корректирующем конденсаторе напряжения, ра вного псроговому напряжению магнетрона (момент времени tg , эпюра 3 в), последний начинает генерировать. . В момент начала формирования заднего фронта модулирующего импульса (момент времени i, , эпюра 3 в) линия формирования разряжена, а напряжение на конденсаторе 1О равно рабочему напряжению магнетрона. С этого момента начинается разряд конденсатора 10 током Эр (эпюра Зг) и одновременный заряд линии формирования 7 через резистор 9 и диод 8. Во время процесса, который заканчивается в момент времени t . , линия формирования заряжается до напряженияill, а конденсатор 10 разряжается, энергия возфащается в накопитель модулятора. Так как псхзле окончания импульса кон денсатор Ю разряжается по | цепи не связанной с цепью нагрузки, то данный процесс не влияет на формирование заднего фронта модулирующего импульса, который определяется параметрами линии формирования и величиной паразитной емкости, шунтирующей нагрузку. Резистор 9 является ограничительным во время работы модулятора часть возь и ращаемой энергии рассеивается в виде Поскольку возврат энергии непериоди-чен, КПД данного процесса не превышает 0,5. КПД цепи возврата энергии может быть повышен в случае разряда корректирующего конденсатора и заряда линии формирования в колебательном режиме, т. е. при применении вместо ограничительного резистора индуктивности. Испытания данного модулятора показали, что применение цепи возврата энергии из корректирующего конденсатора в линию формирования позволяет повысить КПД передающего устройства на 1О-15%. 6 ч ормула изобретения Импульсный модулятор, содержащий источник питания, зарядное устройство, накопитель энергии и нагрузку, соединенные последовательно я подключенные между положительным и отрицательным полюсами источника питания, коммутирующий элемент, подключенный параллельно накопителю энергии и нагрузке, генератор импульсов запуска коммутирующего элемента, подключенный к его управляющему входу, и цепь кфрекшш формы модулирующето импульса, схх гоящую из последовательно соединенных конденсатора и первого вентиля, подключенную параллельно нагрузке, причем авод первого вентиля соединен с отрицательным полюсом источника питания, а его катод - с анодсву второго вентиля, отличаюй1ийся тем, что, с целью повышения КПД при формирований трапецеидального импульса, в нем катод второго вентила подключен через резистор к месту соединения коммутарующего элемента со входом накопителя энергии. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3119О69, кл. 328-69, опубл. 21.01.64.