Генератор импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K3/53 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ

1 ,

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования прямоугольных импульсов напряжения и линейно нарастающе- 5 го тока в индуктивных нагрузках, например в электромагнитах ускорителей заряженных частиц, импульсных трансформаторах.

Известны генераторы импульсов, со-ю держащие накопительную конденсаторную батарею, подключенную к нагрузке через коммутационный узел, представляющий комбинацию из неуправляемых и управляемых вентилей 1 и 2. г

Известно устройство в котором возможно формирование .прямоугольных импульсов напряжения 1.

Однако их минимальная длительность ограничена условиями исскуственной 20 коммутации -вентилей, кроме того, устройство не обеспечивает перемагничивания сердечника электромагнита.

Наиболее близким к данному изобре- / тению по технической сущности явля- 25 ется генератор импульсов, содержащий две основные накопительные конденсаторные батареи, общая точка одних выводов обкладок которых присоединена непо.средственно к общей точке об- JQ

моток электромагнита и заземлена, присоединенные другими выводами обкладок к обмоткам электромагнита через основные управляемыеи неуправляемые вентили и через диоды ввода энергии к свободным клеммам последовательно включенные источники питания, общая точка которых заземлена 2.

Недостатками данного устройства является отсутствие перемагничивания сердечника в процессе раббты устройства, что приводит к увеличении веса электромагнита; кроме того, работа устройства принципиально возможна только от высоковольтных источников питания, требующих согласующих трансформаторов ; при j несимметриииндуктивйостей электромагнита один |йз источников питания будет работать более нагружено, и при определенных соотношениях энергии, запасаемой в индуктивностях электромагнита,, и энергии потерь в контурах возможно отключение одного из выпрямителей.

Цель изобретения - уменьшение веса электромагнита, ликвидация влияния несимметрии нагрузки и обеспечение работы генератора от низковольтных ис;точников питания.

748822 Поставленная цель достигается тем что генератор импульсов, содержащий две основные накопительные конденса торные батареи, общая точка одних вы водов обкладок присоединена непосредственно к общей очке обмоток электромагнита и заземлена, присоеди ненные другими выводами обкладок к обмоткам электромагн а через основйые управляеьие и неУйравляеквле вентили и через диоды вывода энергии - к свободным клеммам пбслеДовательно г включенных источнийЪв питания, общая точка которых зазе млена, дополнитель но обйёржит птвё йбцомогательные нако пительные конденсаторные батареи, ; вспомогательные управляемые и неуправляе1уые вентили, при этом одни выво ды обкладок вспомогательных накопител . ных конденсаторных батарей присоедине ны непосредственно к общей точке обмоток электромагнита, а .вторые - через встречно-параллельно включенные вспомогательные управляемые и неуправ ляемые вентили присоединены ко вторым концам обмоток электромагнита, OCHOIJные неуправляемые вентили присоедине ны встречно-параллельно основным управляемым вентилям. Указанное позв ляет обеспечить работу генератора от нйзШвольтйого источника питания. На фиг. 1 представлена принципиальная схема.генератора импульсов; на фиг. 2 -диаграммы токов и напряжений в йндуктивносгях электромагнита и показаны моменты времени подачи управляющих импульсов напряжения на сетки ламп и на управляющие электроды ти- ристоров, , Генератор импульсов содержит основные накопительные конденсаторные батареи 1 и 2, основные управляемые вентили 3 и 4, обмотки 5 и б эЛектромагнита, основные неуправляемые вентили 7 и 8, вспомогательные неуправляемые вентили 9 и 10, вспомогательные накопительные конденсаторные батареи 11 и 12, вспомогательные управляемые вентили 13 и 14, диоды 15 и 16 ввода энергии, источники 17 и 18 пита ния. . . Общая точка основных-накопительных конденсаторных батарей 1, 2 и общая точка вспомогательных накопительных конденсаторных, батарей 11, 12 присоединены непосредственно к общей точке, обмоток 5, б электромагнита и заземлены. Основной управляемый вентиль 3 присоединен, анодом ко. второй обклад ке накопительной конденсаторной батареи 1, катод основного управляемо.го вентиля 3 присоединен кО второму концу обмотки электромагнита 5. Встречно-параллельно основному управляемому вентилю 3 включен основк эй, неуправляемый вентиль 7, основной yпpaвляe ий в.ентиль 4 присоединен катодом ко второй обкладке основной накопительной конденсатор ной батареи 2. Анод основного управляемого вентиля 4 присоединен ко втсрому концу обмотки электромагнита б. Встречнопараллельно основному управляемому вентилю 4 включен основной неуправляемый вентиль 8, вспомогательный управляемый вентиль 13 присоединен катодом ко второй обкладке всромогательной накопительной конденсаторной батареи 11, анод вспомогательного управляемого вентиля 13 присоединен ко второму концу обмотки электромагнита 5, встречно-параллельно вспомогательному управляемому вентилю включен вспомогательный неуправляемый вентиль 9, вспомогательный управляемый вентиль 14 присоединен анодом ко второй обкладке вспомогательной накопительной конденсаторной батареи 12, катод вспомогательного управляемого вентиля 14 присоединен ко второму концу электромагнита б, встречнотйараллельно вспомогательному управляемому вентилю 14 включен вспомогательный неуправляемый вентиль 10, отрицательный полюс источника 17 питания соединен с катодом диода 15 ввода энергии, анод которого присоединен ко второй обкладке вспомогательной н копительной конденсаторной батареи 11, положительный полюс источника 18 питания соединен с анодом диода 16 вв зда энергии, катод которого присоединен ко второй обкладке вспомогательгной,.конденсаторной батареи 2, положительный полюс источника 17 питания и отрицательный полюс источника 18 питания заземлены. В исходном состоянии накопительные конденсаторные батареи 1 и 2 заряженц до требуемого Напряжения с поляр- ностью, указанной на фиг. 1 В момент подачи управляемого импульса- на основные управляемые вентили 3 и 4, они открываются (момент времени to на фиг. 2) и основные Накопительные конденсаторные батареи 1 и 2 начинают разряжаться на обмотки электромагнита 5 и 6i . По окончании действия управляющего импульса Ьсновные управляемые венти- . ли 3 и 4 (момент времени t на фиг.2) закрываются, в обмотках электромагнита таким образом формируются прямоугольные импульсы напряжения. Энергия, запасённая в обмотках электромагнита 5 и 6 через вспомогательные неуправляекые вентили 9 и 10 поступает во вспомогательные накопительные конденсаторные батареи 11 и 12, заряжая их до напряжения с полярностью, ука-, занной на фиг. 1. После окончания этого процесса подаются управляю1(ие импульсы на вспомогательные управляемые вентили 13 и 14 (момент времени tj на фиг. 2). Вспомогательные накопительные конденсаторы 11 и 12 на-, чинают разряжаться через обмотки

электромагнита 5 и 6. При этом направление тока (штриховые линии на фиг. 1) противоположно первоначальному (сплошные линии на фиг. 1).

Таким образом происходит перемагничивание сердечника, электромагнита. В момент перехода напряжения на вспомогательных накопительных конденсаторных батареях 11 и 12 через нуль воздействие управляющего импульса на вспомогательные управляемые вентили 13 и 14 прекращ.зются (момент времени ti на фиг. 2). В это -времяток в обмотках электромагнита максимальный. За счет возникающей ЭДС самоиндукции в обмотках электромагнита 5 и 6 вспомогательные неуправляемые вентили 9 и 10 открываются, и энергия возвращается в основные накопительные конденсаторные батареи 2 и 1.

В это время в обмотках электромагнита формируется второй- прямоугольный импульс напряжения, который может быть использован как рабочий. В паузах между импульсами, (, на фиг. 2), когда напряжение на вспомогательных накопительных конденсаторных батареях 11 и 12 равно нулю, диоды 15 и 16 ввода энергии включаются и от источников 17 и 18 питания происходит заряд вспомогательных Накопительных конденсаторных батарей 11 и 12 (пунктирная линия изменения напряжения и сн вспомогательных накопительных конденсаторных батарей 11 р 12 на фиг. 2), обеспечивающий комЬенсацию .потерь энергии в контурах генератора за импульс.

Таким Образом, описанный генератор импульсов позволяет обеспечить перемагничивание сердечника электромагнита при одновременной ликвидации влияния несимметрии нагрузки на работу источ.ника питания. Ввод энергии во вспомогательные накопительные кондент саторные батареи дает возможность отказаться от согласующих трансформаторов в источниках питания и подключать ;источники питания непосредственно; к прокышленной- сети.

Генератор импульсов может быть использован для формирования высоковольтных импульсов.напряжения прямоугольной форма в индуктивных нагрузках, например в ускорителях заряженных частиц с ; пространственной орбитой, в импульсных трансформаторах. ,

Формула изобретения

Генератор импульсов, содержащий две основные накопительные конденсаторные батареи, общая точка одних выводов обкладок которых присоединена непосредственно к общей точке обмоток электромагнита и заземлена, присоединенные другими выводами обкладок к обмоткам электромагнита через основные управляемые и неуправляемые вентили и через диоды ввода энергии к свободным клеммам последовательно включенных источников питания, общая точка которых заземлена, о т л и ч а ю .щ и и с я тем, что, с целью уменьшения веса электромагнита, ликвидации влияния несимметрии нагрузки и обеспечения работы генератора от . низковольтных источников питания, генератор дополнительно содержит две вспомогательные конденсаторные батареи, вспомогательнйе управляемые и неуправляемые вентили, при этом одни выводы обкладок вспомогательных накопительных конденсаторных батарей присоединены непосредственно к общей точке обмоток электромагнита, а вторые через встречно-параллельно включенные вспомогательные управляемые и неуправляемые вентили присоединены ко вторым концам обмотрк электромагнита, основные неуправляемые вентили присоединены встречно-параллельно основным управляемым вентилям.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 275256, кл. К 3/53, 1965 (прототип) ,