Импульсный модулятор Советский патент 1980 года по МПК H03K7/02 H03K3/57 

1

Изобретение относится к импульсной технике, может быть использовано при разработке импульсных высокочастотных генераторов.

Известны модуляторы, содержащие источник питания, индуктивный накопитель эн ергии, управляемые ключевые элементы, генератор тактовых импульсов , элемент задержки импульсов, формирующие линии и импульсный трансформатор 1 .

Недостаток известных модуляторов низкий КПД,

Наиболее близким по технической сущности является импульсный юдулятор, содержащий источник питания, индуктивный накопитель энергии, Saрядный ключевой элемент, искусственную формирующую линию, разрядный ключевой элемент, выходной импульсный трансформатор и нагрузку МНедостаток этого модулятора также заключается в его низком КПД,

Цель изобретения - повышение КПД тдостигается тем, что в известный модулятор, содержащий основной источник питания, с положительным полюсом которого соединен первый вывод основной обмотки индуктивного накопителя энергии, второй вывод которой

соединен с соответствующими электродами ключевого элемента и первого зарядного ключевого элемента, соответствуквдий электрод которого соединен со входом первой формирующей искусственной линии, первый разрядный ключевой элемент, первый электрод которого соединен с первым выводом первичной обмотки выходного импульсf ного трансформатора, вторичная обмотка которого шунтирована нагрузкой, введены второй зарядный и второй разрядный ключевые элементы, резисторы, дополнительный источник питания,

15 вторая формирующая искусственная линия, генератор тактовых импульсов, регулируемый элемент задержки, а индуктивный накопитель энергии снабжен дополнительней обмоткой, причем пер20 вь1й вывод дополнительной обмотки индуктивного накопителя энергии соединен с отрицательным полюсом основного источника питания, второй вывод соединен с соответствук 1ими электродами ключевого элемента и второго зарядного ключевого элемента, соответствующий электрод которого соединен do входом второй формирующей искусственной линии, соединенной пос30 ледовательно-согласно с первой фор-.

мирующей искусственной линией, между выходами первой и второй формирующих искусственных линий включены последовательно соединенные дополнительный источник питания и резисторы, соответствующие .выводы которых соединены соответственно со вторым электродом первого разрядного ключевого элемента непосредственно и со вторьйи выводом первичной обмотки выходного импульсного трансформатора через второй разрядный ключевой элемент, выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющим электродом ключевого элемента непосредственно и с управляющими электродс1ми зарядного и разрядного ключевых элементов через регулируемый элемент задержки.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема модулятора; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу. )

Модулятор содержит, основной источник питания 1, индуктивный накопитель энергии 2 с основной обмоткой 3 и дополнительной обмоткой 4,ключевой элемент 5, зарядные ключевые элементы б, 7, генератор тактовых импульсов .8, регулируемлй элемент задержки 9, формирующую искусственную линию 11, состоящую из катушек индуктивности 12i ,..12п и конденсаторов 13 ... 13f,, формирующую искусственную линию 14, содержащую катущки индуктивности 15, ...15п и конденсаторы 16,... 16|-) г дополнительный источник питания 17, резисторы 18, 19, разрядные ключевые элементы 20, 21, выходной импульсный трансформатор 22 с первичной обмоткой 23 и вторичной обмоткой 24 и нагрузку (на фиг. 1 не показана) .

Модулятор работает следующим образом.

В момент генератор тактовых импульсов 8 включает ключевой элемент 5, и к основному источнику питания

1присоединяется индуктивный накопитель энергии 2, в котором начинает нарастать ток и запасаться энергия в форме энергии магнитного поля. .

В момент времени ti импульс с выхода регулируемого элемента задержки 9 включает зарядные ключевые элементы 6, 7. При этом ключевой элемент 5 запирается напряжением на формирующих искусственных линиях 11, 14, и ток индуктивного накопителя энергии

2замыкается через формирующие искусственные линии 11, 14, перезаряжая их. После резонансного заряда формирующих искусственных линий 11,

14 вся энергия индуктивного накопителя энергии 2 за вычетом потерь в зарядной цепи оказывается сосредоточенной в конденсаторах 13 ,. .. 13ti, 16,... 16, соответствующих формирующих искусственных линий 11, 14.

В момент tp включаются разрядные клр чевые элементы 20, 21/и формирующие искусственные линии 11, 14 через .выходной импульсный трансформатор 22 разряжаются на нагрузку. После « разряда формирующих искусственных линий 11, 14 они вновь медленно заряжаются до небольшого обратного напряжения от дополнительного источника питания 17 через резисторы 18, 1 9

Реличина напряжения дополнительного источника питания 17 выбирается из условия обеспечения достаточного времени на выключение ключевого элемента 5.

5 Для нормальной работы модулятора необходимо, чтобы время заряда формирующих искусственных линий 11, 14 превосходило их характерное время в несколько раз. Величина получаемого на формирующих искусственных линиях 11, 14 напряжения зависит от времени накопления (времени включенного состояния ключевого элемента 5), поэтому, регулируя с помощью регулируемого элемента задержки 9 момент включения зарядных ключевых элементов 6, 7, можно изменять величину напряжения на конденсаторах 13, ,... 13|1, 16-, ,...1бп соответствующих формирующих искусственных линий 11,

0 14. При времени накопления, много меньшем постоянной времени индуктивного накопителя энергии 2, заряд формирующих искусственных линий 11, 14 осуществляется с КПД, близким к

5 единице.

Формула изобретения

Импульсный модулятор, содержащий основной источник питания, с положительным полюсом которого соединен первый вывод основнойобмотки индуктивного накопителя энергии, второй

ВЫВОД которой соединен с соответствующими электродами ключевого элемента и первого зарядного ключевого зле мента, соответствующий электрод которого соединен со входом первой некусственной формирующей линии, первый разрядный ключевой элемент, первый электрод которого соединен с первым выводом первичной обмотки выходного импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого шунтирована

нагрузкой, от ЛИчающий ся тем, что, с целью повышения КПД, в него введены второй зарядный и второй разрядный ключевые элементы, резисторы, дополнительный источник питания, вторая формирующая искусственная линия, генератор тактовых импульсов, регулируемый элемент задержки, а индуктивный накопитель энергии снабжен дополнительной (обмоткой, причем перв й вывод дополнительной обмотки индуктивного накопителя энергии соединен с отрицательным полюсом основного источника питания, второй вывод соединен с соответствующими электродами ключевого элемента и-второго зарядного ключевого элемента, соответствующий электрод которого соединен со входом второго формирующей искусственной линии, соединенной последовательно-согласно с первой формирующей искусственной линией, между выходами первой и второй формирующих искусственных линий включены последовательно соединенные дополнительный источник питания и резисторы, соответствукяцие выводы которых соединены соответственно со вторым электродом первого разрядного ключевого элемента непосредствено и со вторым выводом первичноП обмотки выходного импульсного трансформатора через второй разрядный ключевой элeмф т, выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющим электродом ключевого элемента непосредственно и с управляющими электродами зарядного и разрядного ключевых элементов - через регулируемый элемент задержки.

to Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Статья В. Г. Абдульманова и др. Импульсный модулятор мощностью 5 МВТ

с большой частотой повторения.- ПТЭ, 15 № 3, 1975.

2.Патент Великобритании 1033565 . кл. Н 3 Р, 1962 (прототип).