Устройство формирования импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K3/53 H03K17/72 

Изобретение относится к импульсно технике, а именно к устройствам формирования электрических импульсов и может быть использовано в электрони ке и радиотехнике, например, для создания мощных высоковольтных импульсных модуляторов и генераторов. Известно устройство формирования импульсов, содержащее группу последовательно соединенных тиристоров, цепь запуска, образованную импульсным трансформатором, на первичную обмотку которого подаются управляющие импульсы, а вторичные обмотки подключены к участкам управляющий электрод-катод соответствующих тиристоров и делитель напряжения, образованной резисторами, подключенными параллельно каждому тиристоРУ llНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные тиристоры, катод одного из крайних тиристоров заземлен, а анод другого крайнего тирист ра подсоединен к источнику питания и цепь запуска, содержащую h конденсаторов и импульсных трансформа.торов с первичными и вторичными обмотками, а также п зарядных диодов. Первичные обмотки каждого импульсного трансформатора соединены одними концами с катодами соответствующих тиристоров, а другими концами с первыми обкладками конденсаторов, к которым подключены аноды зарядных диодов. Вторичные обмотки каждого импульсного трансформатора подключены между катодами и управляющими электродами соответствующих тристоров, вторые обкладки конден-, саторов подсоединены к анодси этих тиристоров, а катоды зарядных диодов подключена к их управляющим электродам. Устройство содержит также делитель напряжения, образованный резисторами, подключенными параллельно каждому тиристору 2}. Основным недостатком рассмотренных устройств, при работе в импульсном режиме на повышенных.частотах является низкая устойчивость к воздействию нарастакяцего анодного напряжения, низкая помехоустойчивость устройств. Кроме того, для управления тиристорами первого устройства требуется большая мощность генератора управляющих импульсов. Цель изобретения - повышение устойчивости к воздействию нарастающего анодного напряжения и повышение помехоустойчивости. Указанная цель достигается тем, что в устройстве формирования импуль сов; содержащем импульсный трансформатор с и первичными и h вторичными Ъбмоткс1ми, включенными встречно, п диодов, J1 последовательно соединенны тиристоров, катод одного из крайних 1тиристоров заземлен, анод другого крайнего тиристора подсоединен к источнику питания, а параллельно каждому подключены две цепочки, одна из которых содержит резистор, другая - конденсатор, включенный в обратном направлении диод и первичную обмотку импульсного трансформатора, каждая из Я вторичных обмоток импульсного трансформатора одним своим концом подключена к катоду, а другим - к управляющему злектроду тиристора, каждый из И дополнительно введенных зарядных диодов подключен в прямом направлении между отводом от части первичной обмотки и катодом диода, в импульсны трансформатор введена, по крайней мере, одна управляющая обмотка и все обмотки размещены на одном сердечнике, кроме того, дополнительно введены по две цепочки к каждой ячейке с тиристором, одна из которых состоит из ограничительного резистора и стабилитрон, включенных последовательно с управляющим электродом тиристора, другая состоит из резисто ра, включенного параллельно участку управляющий электрод-катод тиристора Подключение зарядных диодов в соответствии с изобретением позволило создать отрицательное смещение на управляющих электродах тиристоров, что обеспечило повышение устойчивости этих тиристоров и как следстви всего устройства к воздействию вара- стающего анодного напряжения, а также повышенную помехоустойчивость устройства. Целесообразно в импульсный трансформатор устройства по изоб ретению ввести, по крайней мере одну управляющую обмотку, что позволяет значительно уменьшить мощность внешнего запускающего генератора. На фиг. 1 представлена прйнципиал ная электрическая схема устройства по изобретению; на фиг. 2 - электрическая схема одной ячейки устройства с .дополнительными элементами. - Устройство формирования и.1пульсов (фиг. ) содержит группу из четырех последовательно соединенных тиристоров 1, 2, 3 и 4 в которой катод крайнего тиристора 4 заземлен, а ано другого крайнего тиристора 1 соедине с клеммой 5, резисторный делитель напряжения образован резисторами 6, 7, 8.и.9 каждый из которых подключей параллельно соответствующему тиристору 1,. 2, 3 и 4. Цель запуска устройства образована импульсным трансформатором 10, на управляющую обмотку 11 подаются управляющие импульсы, вторичные обмотки 12, 13, 14 и 15 подсоединены к участкам управляющий электрод-катод тиристоров 1, 2, 3 и 4 соответственно и йервичные обмотки 16, 17, 18 и 19, включенные встречно относительно об.моток 12, 13, 14, 15 причем один конец первичных обмоток 16, 17, 18 и 19 соединен с катодом тиристоров 1, 2, 3 и 4, отводы от части обмоток соединены с нижниг ш обкладками конденсаторов 20, 21, 22 и 23 через зарядные диоды 24, 25, 26 и 27, ориентированные анодами и нижним обкладкам упомянутых конденсаторов, а другие концы первичных обмоток 16, 17 и 18 и 19 соединены с теми мш обкладками конденсаторов 20, 21, 22 и 23 через диоды 28, 29, 30 и 31, ориентированные анодами к упомянуты концам первичных обмоток. Верхние обкладки конденсаторов 20, 21, 22 и 23 соединены с а(№1дами соответствующих тиристор д 1, 2, 3 и 4. Оптимальные условия работы устройства по изобретению могут быть достигнуты при введении в него дополнительных элементов, включение которых показано нафиг. 2 где представлена только одна ячейка с тиристором 1. Последовательно с управляющим электродом тиристора 1 включены ограничительный резистор 32 и стабилитрон 33, ориентированный анодом к управляющему электроду тиристора, параллельно его участку управляющий электрод-катод включен резистор 34, а последовательно с диодом 28, ориентированным катодом к нижней обкладке конденсатора 20, включен резистор 35. Аналогично строятся и остальные ячейки на тиристорах 2, 3 и 4 устройства по изобретению. При подаче напряжения на клеюлу 5, т.е. на анод тиристора 1, идет ток заряда конденсаторов 20, 21, 22 и 23 проходящий по последовательной цепи: анод тиристора 1, конденсатор 20, диод 24, включенный в прямом направлении, -часть обмотки 16 импульсного трансформатора 10, анод тиристора 2, конденсатор 21, диод 25 и т.д. на землю. Для эффективного деления нарастающего анодного напряжения между тиристорами при бодьших скоростях нарастания, конденсаторы необходимо подключить непосредственно к участкам анод-катод соответствующего ти;ристора. Кроме того, для повышения устойчивости тиристоров и, как,след.ствие, всего устройства к воздейст.вию нарастающего напряжения, необходимо обеспечение отрицательного

смещения на управляющих электродах тиристоров. Это достигается тем, что при нарастании анодного напряжения, ток заряда конденсаторов 20, 21, 22 и 23 подключенных одной обкладкой к .анодам тиристоров 1, 2, 3 и 4, а другой - через диоды 24, 25, 26 и 27-и части первичных обмоток 16, 17, 18 и 19, незашунтиро ванные диодаг и 24, 25, 26 и 27 к катодам тиристоров 1, 2, 3 и 4, проходя через незашунтированные части первичных обмоток 16, 17, 18 и 1 импульсного трансформатора 10, индуцирует на включенных встречно обмотках 12, 13, 14 и 15 ЭДС, которая обеспечивает необходимую величину отрицательного смещения, на участках управляющий электрод-катод соответствующих тиристоров. Так как большая часть обмоток 16, 17, 18 и 19 зашунтироваиа, величина индуктивного сопротивления незашунтированно части мала и не вносит искажений в распределение нарастающего анодного напряжения между тиристорами.

Напряжение между конденсаторами

20,21, 22 и 23 делится пропорционально суммарным током утечки тиристоров 1, 2, 3 и 4 и токов через резисторы 6, 7, 8 и 9 соответственно.

При подаче положительного сигнал запуска на обмотку 11, импульсного трансформатора 10, положительный ток управления, после трансформирования поступает одновременно на участки управляющий электрод-катод тиристоров 1, 2, 3 и 4, так как обмотки 12, 13, 14 и 15 включены согласно друг относительно друга ,и относительно обмотки 11. После перехода тиристоров 1, 2, 3 и 4 в открытое состояние происходит разряд конденсаторов 20, 21, 22 и 23 по цепи: открытый тиристор обмотки 16, 17, 18 и 19 импульсного трансформатора 10, диоды 28, 29, 30 и 31,включенные в прямом направлении.

Обмотки 16, 17, 18 и 19 включены встречно относительно обмоток 12, 13, 14 и 15, поэтому ток разряда конденсаторов 20, 21, 22 и 23 после трансформирования приводит к увеличению тока управления тиристоров 1, 2, 3 и 4.

Однако включение тиристоров 1, 2 3 и 4 обычно происходит неодйовременно в силу технологического разбрса параметров их включения. При этом ток разряда конденсаторов 20,

21,22 и 23, сЬответству101Цих включвыному тиристору вызывает, как описано выше, дополнительный- ток управления не только на включающейся тиристор, но и на остальные еще не включающиеся тиристоры, так как все обмотки 16, 17, 18 и 19, 12, 13, 14 и 15 намотаны на общем сердечнике

импульсного трансформатора 10, Дополнительный ток управления еще не включивЕиихся тиристоров приводит к уменьшению времени задержки лавинного нарастания тока анода и, как следствие, подтягиванию более .медленных по этому параметру приборов. При этом возможность возннкноввнкя перенапряжений на приборах, кмеюшях большую величину длительностей задержки , лавинного нарастания тока анода, сводится к . Эффективное использование энергии, накопленной конденсат тором, позволяет значительно уменьшить мощность внешнего запускающего генератора, питающего обмотк5 г.

S

При последуквдей подаче анодного напряжения на клемму 5, а затем управляющего сигнала на обмотку 11 импульсного трансформатора 10, описанный выше процесс, повторяется.

0

Для обеспечения оптимапьных условий работы в предлагаемое устройство введены дополнительные элементы (фиг. 2).

Ограничительный резистор 32 и стабилитрон 33, включенные последо5вательно с управляющим электродом тиристора 1, служат для повышения помехозаищщенности устройства и выравнивания входных вольтамперных характеристик тиристоров.

0

Резистор 34, включенный параллельно участку управляящий электродкатод тиристора 1, обеспечивает повышенную устойчивость устройства к воздействию нарастающего анодного

5 напряжения, а также устойчивости к длительному воздействию постоянного последовательного с диодом, предназначен для ограничения тока разряда последовательно с диодом, предназ0начен для ограничения тока разряда конденсатора 20.

Применение устройства по изобретению в импульсной технике, особенно для формирования коротких и мощных

5 импульсов на повышенных частотах, позволит снизить мощность генератора управляющих импульсов, повысить помехозащищенность устройства его устойчивость к воздействию нарастающего анодного напряжения, по сравне0нию с известным аналогичными устройствами .

изобретения

1. Устройство формирования импульсов , содержащее импульсный трансформатор с п первичкынэд и П -вторичт-гыми обмотками, включенными встречно, И риодов, h последовательно соединенных тиристоров, катод одного из крайней тиристоров заземлен, анод другого крайнего тиристора подсоединен к источнику питанигя, а параллельно каждому тиристору подключены две цепочки, одна из которых содержит резистор, другая - конденсатор, включенный в обратном направлении диод и первичную обмотку импульсного трансформатора, каждая из П вторичных обмоток импульсного трансформатора одним своим концом подключена к катоду, а другим - к управляющему электроду тиристора, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости к воздействию зарастающего анодного напряжения путем создания отрицательного смещения-.на уп|равляю1дих электродах тиристоров , а также снижения мощности управления, каждый из п дополнительн введенных зарядных диодов подключен в прямом направлении между отводом от. части первичной Обмотки и катодом диода, в импульсный трансформатор введена, по крайней,мере, одна управляющая обмотка и вес обмотки размещены на общем сердечнике.

2. Устройство по П, 1, о TV л Ичающееся тем, что, в каждую ячейку с тиристором, дополнительно введены по две цепочки,одна из 5 которых состоит из ограничительного резистора и стабилитрона, включенных последовательно с управляющим электродом тиристора, другая состоит из резистора, включенного параллельно участку управляющий электрод-катод тиристора.

Источники информации,

- принятые во внимание при экспертизе 5 Кузьмин В,А., Сенторов Х.Я. Четырехслойпие полупроводниковые приборы, М,, Энергия, 1967, с,164.

2. Авторское свидетельство СССР № 532175, кл, Н 03 К 17/72, 1973,