Импульсный модулятор Советский патент 1980 года по МПК H03K3/53 H03K7/02 

(54) lfMnyjn CHblfl МОДУЛЯТСЯ

I

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в импульсных передатчиках СВЧ-сигналов, в радиолотции, радионавигации и телеметрических eusvenaaiИзвестны имп 71ьсные модуляторы, cofiepjibi дие элементы стабилизации амолшуды выход ных импульсов, возврата избыточной yesffvx. накопителя энергии в источник питания в эа щиты разрядных клкпевых элементов от лож иых тбагываиий в процессе заряда накошпепя энергии 1.

Недостатком этих модуляторов является их . низкая надежность, обусловленная возможностью включения разрядаого коммутирующего элемента в процессе заряда накопителя жертви.

Наиболее близким по технической сущности является линейный модулятор, содержаидай источник питания зарядный дроссель с основной и дополнительной обмотками, накопитель энергии, зарядный, разрядный и дополнительные ключевые элементы, генератор запускающих импульсов, датчик тока перегрузки, резистивньт делитель напряжения, нагрузку и пороговый элемент 2.

Недостатком этого модулятора также является низкая надежность.

Цепь изобретения - повышение надежности модулятора.

Для этого в известный модулятор, содержаощй источник питания с положительным полюсом которого вход накопителя энергии соединен через последовательно соединенные основHjno обмотку зарядного щххжеля и зарядный ключевой элемент, а дополшпельная обмотка зарядного дросселя соединена через диод, нагрузку, включенн)ао между выходом накопителя закргял и обшей цщной модулятора, разрядный ключевой элемент, включошый между аходом накопителя жергии, и обшей шиной мо,дулятора, между которой и у1фавляющим электродом разрядного ключевого элемента включен первый дополнительный ключевой эле1мент, управляемый с выхода генератора запускающих импульсов, резистивный делитель напряжения, шунтирующий разрядный ключевой элемент, и выходом соедашенный со входом первого порогового элемента, второйдополнительный ключевой элемент, один из электродов которого соединен с управляющим электродом зарядного ключевого элемента, а дрзтой - с общей шийш модулятора, датчик токаперегрузки, В1слюченный между общей шиной модулятора и отрицательным полюсом источника штгания, введены второй пороговый элемент, элемент совпа дения и элемент задержки, причем выход первого порогового элемента соединен с первым входом элемента совпадения, второй вход кото 5)ого соединен с выходом датчика тока перегрузки, а выход - с одним из входов второго порогового элемента, другой вход которого через элемент задержки соединен с управляюищм электродом разрядного ключевого элемента, а первый и второй выходы соединены с уп равляющими электродами первого и второго Дополнительных ключевых элементов соответственно. На чертеже представлена функционалы1ая электрическая схема модулятора. Он содержит источник питания 1, згГрядный дроссель 2 с основной обмоткой 3 и дополнительной обмоткой 4, зарядный ключевой элемент 5, накопитель энергии 6, нагрузку 7, разрядный ключевой элемент 8, генератор запускающих импульсов 9, дополнительные ключевые элементы 10, 11, резистивный делитель напряжения 12, содержащий резисторы 13, 14 датчик тока перегрузки 15, пороговые элементы 16, 17, элемент совпадения 18, элемент задержки 19, резисторы 20, 21, диод 22. Модулятор работает следующим образом. В момент включения источника питания 1 за рядное напряжение на накопителе 6 и аноде разрядного ключевого элемента 8 равно нулю. При подаче первого импульса запуска Ugan ключевой элемент 8 не срабатывает, так как и 0. Пороговый элемент 17 находится в состоянии Gt О и О: 1. Напряжение на базе ключевого элемента 11 положительно, и он открыт, а зарядньй ключевой элемент 5 соответ ственно заперт, так как напряжение на его управляющем электроде близко к нулю (относительно общей щ}1ны). Напряжение на управляющем электроде дополнительного ключевого элемента 10 близко к нулю (G( 0) и он находится в разомкнутом состоянии. Импульс Ugan- йройдя через элемент задерж ки 19, поступает на вход порогового элемента 17 и переводит его в состояние Gl 1 и 0. 0. Напряжение на базе ключевого элемента спадает почти до нуля, и он запирается, а зарядный ключевой элемент 5 открывается. При этом через него, обмотку 3 и нагрузку 7 происходит резонансный заряд накопителя 6. При этом предполагается, что сопротивление нагруз ки 7 для зарядного тока мало (это имеет мес то, например, при использовании в ней импуль ного трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с накопителем 6). Напряжение на управляющем электроде до- . полнительно ключевого элемента 10 становится положительным (G( 1), и он замыкается, что препятствует постуш1е1шю импульсов запуска на управляющий элeкtpoд разрядного ключевого элемента 8 в течение всего времени заряда накопителя 6, выход генератора 9 при этом через регистор 20 закорочен на общую шину. Время задержки выбирается исходя из того, Нтобы обеспечить полное восстановление вентильных свойств разрядного ключевого элемента 8 в послеразрядный период, это время должно быть большим, чем время его выключения. Тем самым исключается возможность повторных самопроизвольных включений этого ключевого элемента так как в течение всего времени зад,ержки зарядное напряжение разрядного ключевого элемента 8 равно нулю, а скорость его изменения . Как только зарядное напряжение Ujj на накопителе 6 достигнет заданного уровня (при котором напряжение на выходе резистивного делителя напряжения 12 превысит пороговое напряжение порогового элемента 16), последний вырабатывает импульс, поступающий через элемент совпадения на вход порогового элемента 17 и переводящий его в исходное состояние Q О и Q 1. При этом ключевой элемент 11 отпирается, а зарядный ключевой элемент 5 запирается, заряд накопителя 6 прекращается, зарядное напряжение на нем стабилизируется на заданном уровне. Дополнительный ключевой элемент 10 после окончания заряда накопителя 6 переходит в разомкнутое состояние, и импульсы запуска с периодом следования Т через резистор 20 с этого момента могут поступать на управляющий электрод разрядного ключевого элемента 8. Таким образом, в течение всей длительности зарядаого цикла предотвращается возможность его ложных срабатьшаний. В момент запирания зарядного ключевого элемента 5 и размыкания цепи заряда накопите ля 6 ток в обмотке 3 дросселя 2 не равен нулю, это вызывает появление ЭДС самоиндукции на обмотках 3 и 4. При соответствующем выборе коэффициента трансформации этих обмоток ЭДС на обмотке 4 превысит напряжение ЕО источника питания 1. Диод 22 под действием этой ЭДС отпирается. В результате энергия, накопленная в дросселе 2 к моменту запирания зарядного ключевого элемента 5, передается в источник питания 1. При поступлении импульсов запуска от генератора 9 на управляющий электрод разрядного ключевого элемента к нагрузке 7 прикладьшается импульс отрицательной полярности со ста-, бильной амплитудой, однозначно определяемой величиной сопротивления нагрузки (поскольку зарядное напряжение стабильно). После окончания зарядного импульса ключевой элемент оказывается открытым, так как напряжение на его базе Ц 1. Зарядный ключевой элемент 5 заперт, ключевой элемент 10 разомкнут. При возникновении пробоев во время заряда накопителя 6 ток, потребляемый от источника питания 1, возрастает по сравнению с номиналь ным. Это вызывает появление на выходе датчика 15 тока перегрузки положительного напряжения. Оно поступает через элемент совпадения 18 на вход порогового элемента 17 и пе реводит его в состояние Q 1 и Q 0. В результате происходит практически мгновенное за га1рание ключевого элемента 5 и прекращение заряда накопителя 6. После прекращения пфегрузки модулятор автоматически входит в нормальный режим работы, ггоскольку напряжение на входе порогового элемента 17 обращается в нуль. Формула изобретения . Импульсный модулятор, содержащий источ- , ник питания, с положительным полюсом которого вход накопителя энергии соеданен через последовательно соединенные основную обмотку зарядного дросселя и зарядный ключе&ой элемент, а дополнительная обмотка зарядного дросселя соединена через дирд нагрузку, включенную между выходом накопителя энергш и общей щиной модулятора, разрядный ключевой элемент, включенньш между входом накопителя энергии и общей шиной модулятора, между которой и управляющим электродом разрядного ключевого элемента включен первый дополнительный ключевой элемент, управляемый с выхода генератора запускающих импульсов, резистивный делитель напряжения, шунтирующий разрядный ключевой элемент yii вь1ХОдом соединенный со входом первого порогового элемента, второй дополнительный ключевой элемент, один из электродов которого соединен с управляющим электродом зарядного ключевого элемента, а другой - с общей щиной модулятора, датчик тока перегрузки, включенный между общей щиной модулятора и отрицательным полнком источника питания, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности путем улучшения условий восстановления вентильной прочности разрядного ключевого элемента в. после|)азрядный период или после пробоев нагрузки в зарядный период, в него введены второй пороговый элемент, элемент совпадения, элемент задержки, причем выход первого iroporoiboro элемента соединен с первым входом элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом датчика тока перегрузки, а выход - с одним из входов второго порогового элемента, другой вход которого через элемент задержки соединен с управляющим электродом разрядного ключевого элемента, а первый и второй выходы соединены с управляющими электродами первого и второго дополнительных ключевых элементов соответственно. Источники информащш, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3207994, кл. 328-67, 1965, 2. Патент США 3127573, кл. 331-87, 1964 (прототип).

714626