Импульсный линейный модулятор Советский патент 1980 года по МПК H03K7/02 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для импульсного питания генерйторов СВЧ в передающих устройствах.

Известен импульсный линейный моду- 5 лятор, содержащий источник питания, соединенный с транзисторным прерывателем, подключенным к цепи заряда, соединенной через формирователь с нагрузкой, коммутирующий элемент, О включенный между входом формирователя и общей шиной, подмодулятор и промежуточный индуктивный накопитель {. .

Недостаток известного модулятора заключается в низкой эксплуатацион- 1S ной надежности и стабильности импульсов тока нагрузки.

Известен также импульсный линейнью модулятор, содержащий источник питания, выход которого через транзистор- 20 ный прерыватель соединен с цепью резонансного заряда, подключенной ко входу формирователя, между выходом которого и общей шиной включены нагрузка и датчик зарядного тока форми-25 рователя, коммутирующий элемент и датчик зарядного напряжения формирователя, включенные между входом формирователя и общей шиной; логический эле-: мент И, выход которого через усил тель мощности подключен к базе транзисторного прерывателя, а первый вход - к выходу синхронизатора, второй вход которого подключен к управляющему электроду коммутирующего элемента квадраторы, входы которых подключены к выходам датчиков тока и напряжения, а выходы - ко входам сумматора, выход которого подключен к одному из входов компаратора, другой вход которого соединен с источником опорного напряжения 2 .

Недостатком этого модулятора является нестабильность тока нагрузки из-за существенного разброса по величине анодного напряжения, которое изменяется в течение срока службы генератора в результате старения магнитной системы, что вызывает также наруиюнке температурного режима катода генератора, который в результате искрений может выйти из строя. Это явление снижает его эксплуатационную надежность.

Кроме того, во время заряда формирователя уровень зарядного тока превьшает ток выключения тиристора. Поэтому если в это время на управляютий электрод тиристора поступит импульс запуска (помеха), произойдет необратимое включение тиристора, в результате чего возникнут токовые перегруз ки в модуляторе, что также снижает эксплуатационную надежность модулято ра. Цель изобретения заключается в по вьшении стабильности импульсов тока нагрузки и эксплуатационной надежнос ти. Это достигается тем, что в импуль ный линейный модулятор, содержащий источник питания, выход которого через транзисторный прерыватель соединен с цепью резонансного заряда, под ключенной ко входу формирователя, к зыходу которого подключены нагрузка и датчик зарядного тока формирователя, ко1 утирующий элемент и датчик . зарядного напряжения формирователя, включенные между входом формирователя и общей шиной; первый логический элемент И, выход которого через усилитель мощности подключен к базе транзисторного прерывателя, а пер1вый вход - к первому выходу синхрюнИзато ра, и компаратор, первый вход которо го соединен с источником опорного на пряжения, «ведены КЗ-триггер, вход S которого соединен с первым выходом синхронизатора и выходом датчика зарядного тока формирователя, а прямой выход - со вторым входом первого ЛОгкческого элемента И, второй логический элемент И, первый вход которо го соединен с инверсным выходе RSтриггера, второй - со вторым выходом синхронизатора, а его выход - с управляющим электродом коммутирующего элемента, пороговый спусковой элемент, первый вход которого подключен к выходу датчика зарядного напряжения формирователя, второй - к выходу компаратора, а выход - к R входу RSтриггера, датчик тока нагрузки,вклю ченный между нагрузкой и общей шиной и соединенный выходом со вторым входом компаратора. На чертеже приведена структурная схема импульсного линейного модулято ра. Импульсный линейный модулятор содержит источник питания 1, выход которого через последовательно соединеннью транзисторный прерыватель 2 и цепь резонансного заряда 3 подколочен ко входу формирователя 4, к выходу которого подключена нагрузка 5. Между входом формирователя 4 и общей шиной включены коммутирующий элемент 6 и датчик 7 зарядного напряжения формирователя 4. Нежду выходом форми рователя 4 и общей шиной устройства ключей датчик 8 зарядного тока формирователя 4. Первый логический элемент И 9, выход которого подключен через усилитель мощности 10 к базе транзисторного прерывателя 2, а один из входов соединен с первым выходом синхронизатора 11 и выходом датчика 8 зарядного тока форми ойателя. Компаратор 12, один из входов.;которого соединен с источником опорного напряжения 13. RS-триггер 14; прямой выход которого подключен ;к;о второму входу первого логического элемента И 9. Вход S RS-триггера 14 соединен с первым выходом синхронизатора 11. Инверсный выход RS-триггера 14 связан с управляющим электродом коммутирующего элемента 6 через второй логический элемент И 15, второй вход которого подключен ко второму выходу синхронизатора 11. Вход R RS-триггера 14 подключен к выходу порогового спускового элемента 16, один из входом которого соединен с датчиком 7 зарядного напряжения формирователя 4, а второй связан через компаратор 12 с датчиком 17 тока нагрузки 5, включенным последовательно меиоду нагрузкой 5 и общей шиной устройства. Импульсный линейный модулятор работает следующим образом. При начальных условиях транзисторный прерыватель 2 закрыт, и напряжение на формирователе 4 равно нулю. В определенный момент с первого выхода синхронизатора 11 на вход первого логического элемента И 9 и на вход S (lS-триггера 14 поступает импульс запуска. RS-триггер 14 опрокидывается и с его прямого выхода на второй вход первого логического элемента И 9 поступает сигнал единичHcJro уровня. Так как на первом входе элемента И 9 присутствует импульс запуска, снимаемый с первого выхода синхронизатора 11, то логический элемент И открывается и через усилитель мощности открывает транзисторный прерыватель 2. От источника питания 1 через транзисторный прерыватель 2, цепь резонансного заряда 3 и датчик 8 зарядного тока формирователя начинает резонансно заряжаться формирователь 4. Сигнал с выхода датчика 8 зарядного тока формирователя поступает на первый вход первого логического элемента И 9. и поддерживает его открытое состояние по окончании действия импульса запуска с первого выхода синхронизатора 11. Первый логический элемент И 9 открыт до момента, когда напряжение на входе порогового спускового элемента 16, снимаемое с выхода датчика 7 зарядного напряжения формирователя, не превысит порог опрокидывания элемента 16. Импульс с выхода порогового спускового элемента 16 поступает на вход R RS-триггера 14 и устанавливает его в начальное состояние. При этом сигнал на входе первого логического элемента И 9 становится близким к нулю, и закрываются усилитель мощности 10 и транзисторный прерыватель 2. Процесс заряда формирователя прекргццаеТся. Так как эторюй вход порогового спускового элемента 16, например транзисторного ан лога двухбазового диода, подключен к выходу компаратора 12, а последний соединен своими входгши с источником опорного напряжения 13 и интегрирующим датчиком 17 тока нагрузки 5, то время включения порогового спусковог элемента 16 определяется уровнем тока нагрузки 5. Естественно, что уровень зарядного напряжения формирователя 4 может быть отрегулирован до необходимой величины и будет изменяться в необходимую сторону, обеспечивая высокую стабильность тока нагрузки 5. С инверсного выходе RSтриггера 14 импульс единичного уров ня поступает на второй вход второго логического элемента И 15, первый вход которого соединен со лторъвл выходом синхронизатора 11. Так как во время зарядного дикла формирователя 4 на инверсном выходе RS-триггера 14 имеет место нулевой уровень сигнала, то не могут пройти на управляю щий электрод коммутирующего элемента 6 импульсы помех со второго выхода синхронизатора 11. Тем самлл обес печивается защита коммутирующего эле мента 6 от несвоевременного срабатывания. По окончании зарядного цикла формирователя 4 RS-триггера 14 устанавливается ко входу R в начгитьное . состояние импульсом порогового спускового элемента 16. Сигнал на входе второго логического элемента И 15 принимает единичный уровень. В результате поступающий со второго выхо да синхронизатора 11 импульс запуска проходит через второй логический эле мент И 15 на управляющий электрод KONwyтирующего элемента 6 и открывает его.. При включении коммутирующего элемента 6 формирователь 4 разряжается через коммутирующий элемент 6, нагрузку 5 и датчик 17 тока нагрузки, формируя на нагрузке 5 импульс напря жения требуемой формы и амплитуды. Проинтегрированные импульсы с выхода датчика 17 тока нагрузки управляют через компаратор 12 и пороговый спус ковой элемент 16 амплитудой эарядно го напряжения формирователя 4. В результате в модуляторе амплиту да зарядного напряжения форми{ювателя обратно пропорционгшьна среднему значению тока иагруэки и обеспечивает высокую стабильность тока, что весьма существенно для генераторов типа М. Кроме того, в модуляторе исключаются возможность гтопгщаНня импульсов с выхода синхронизатора на управляющий электрод коммутирующего элемента во время цикла заряда формирователя и соответствующие перегрузочные явления. В то же время, в модуляторе осуществляется управляемый заряд формирователя и управление амплитудой зарядного напряжения путем изменения длительности зарядного процесса. Формула изобретения Импульсный линейный модулятор, содержащий источник питания, выход которого через транзисторный прерыватель соединен с цепью резонансного заряда, подключенной ко входу формирователя, к выходу которого подключены нагрузка и датчик зарядного тока формирователя, коммутирующий элемент и датчик зарядного напряжения формирователя, включенные между входом форялирователя и общей шиной, первый логический элемент И, выход которого через усилитель мощности подключен к базе транзисторного прерллвателя, а первый вход - к первому выходу синхронизатора, и компаратор, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повьшения стабильности импульсов тока нагрузки и эксплуатационной нешежности, в него введены RS-триггер, вход 5 которого соединен с первь выходом синхронизатора и выходом датчика зарящного тока формирователя, а прямой выход - со вторые входом первого логического элемента И, второй логический элемент И, первый вход которюго соединен с инверснЕЛч выходом RS-триггера, второй - со вторым выходом синхронизатора, а его выход - с управляющим электродом ко)« 1утируюцего элемента; пороговый спусковой элемент, первый вход которого подключен к выходу датчика зарядного напряжения формирователя, второй - к выходу компаратора, а выход - к R входу RS-триггера, датчик тока нагрузки, включенн между нагрузкой и общей шиной и соединенный вь ходом со вторьм входом компаратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США I 3621274, кл. Н 03 К 3/00, опублик. 16.10.71. 2.Патент США К 3867684, кл. Н 03 К 3/63, опублик. 18.02.75 (прототип).

А