Формирователь импульсов Советский патент 1981 года по МПК H03K5/02 

(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ

1

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться для формирования мощных наносекундных импульсов на низкоомной нагрузке. Оно может найти ирцмененке для запуска инжекционных лазеров, в устройствах электроискровой обработки металлов, управления электропотическими затворами и т. д.

Известны формир ователи импульсов, у которых на накопительном конденсаторе превышает напряжение источника питания в 5-10 и более раз. К ним относятся импульсные регуляторы постоянного напряжения, работающие в режиме прерывистых токов дросселя 1.

Недостатком этих формирователей является плохое использование напряжения источника питания.

Известно устройство, срдержащее транзистор, блок управления, дроссель, диод, конденсатор 2.

Недостатком известного устройства является то, что оно в случае низкоомной нагрузки (единицы и доли Ом) не может генерировать импульсы большой амплитудь, превышающей во много раз значение напряжения источника питания. Кроме того, импульсы имеют большое время нарастания. Последнее объясняется тем, что время нарастания импульса определяется fвременем заряда выходного конденсатора (его величина может быть значительной) до пикового значения током дросселя, f

Цель изобретения - увеличение амплитуды импульсов и уменьшение времени их нарастания.

Указанная цель достигается тем, что в формирователь импульсов, содержащий транзистор типа п-р-п, блок управления, дроссель диод и конденсатор, эмиттер транзистора подключен к отрицательной шине питания, база транзистора подключена к выходу блока управления, коллектор транзистора соединен с анодом диода и через дроссель - с общей шиной, катод диода соединен с одним из выводов нагрузки и через конденсатор - с общей шиной, введены тиристор и дополнительный конденсатор, причем анод тиристора соединен с общей шиной управляющей электрод тиристора соединен с дополнительным выходом блока управления, а дополнительный, конденсатор выходом подключен параллельно упомянутому диоду. На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Формирователь импульсов содержит источник 1 питания, ключевой элемент, выполненный на транзисторе 2, управляемый блоком 3 управления, накопительный дроссель 4, диод 5 с параллельно включенным ему конденсатором б, накопительный конденсатор 7, нагрузку 8 и тиристор 9. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии транзистор 2 и тиристор 9 закрыты. Напряжение на конденсаторе 7 и ток в дросселе 4 равны нулю. С приходом отпирающего импульса заданной длительности и амплитуды транзистор 2 открывается и входит в состояние насыщения. Начинается процесс накопления энергии в дросселе 4. При небольшом сопротивлении насыщенного транзистора 2 ток в дросселе нарастает во времени по закону, близкому к линейному. В момент окончания импульса управления с блока 3 транзистор 2 закрывается. ЭДС самоиндукции дросселя меняет полярность, в результате чего диод 5 открывается. Начинается процесс передачи энергии дросселя в емкость конденсатора 7. Когда напряжение на конденсаторе 7 достигнет пикового значения, фиксирующий диод 5 закроется. На этом заканчивается этап отдачи энергии, дросселем 4 в емкость конденсатора 7. Если предположить, что сопротивление контура в цепи элементов 4, 5 и 7-9 пренебрежимо мало, то энергия дросселя будет полностью передана конденсатору 4 и равна , где L - индуктивность дросселя 4, пиковое значение тока в дросселе, С - емкость конденсатора 7 и пиковое напряжение на нем. Поэтому амплитуда напряжения на конденсаторе 7 равна U, In, При соответствующем выборе элементов значение амплитуды U, будет намного превыщать величину напряжения .питания 1. Следует отметить, что пиковое напряжение U не зависит от сопротивления нагрузки, что имеет место в известном устройстве. После заряда конденсатора 7 до пикового напряжения с блока 3 управления поступает отпирающий импульс на управляю щий электрод тиристора 9. Последний включается. Начинается разряд конденсатора 7 через нагрузку 8 и тиристор 9, в результате чего в нагрузке формируется мощный быстронарастающий импульс. Время его нарастания практически не зависит от величины сопротивления нагрузки. При последующем отпирании транзистора 2 его коллекторный ток ответвляется в цепь дросселя 4 и через конденсатор 6 в цепь тиристора 9. Полярность напряжения источника 1 питания полярно инвертируется выходному (в данном случае оно отрицательно) , благодаря чему под действием отрицательного импульса происходит быстрое рассасывание избыточных носителей заряда в базах тиристора и его запирание. Таким образом, наличие конденсатора 6 обеспечивает быстрое выключение тиристора 9 и, следовательно, повыщенную частоту следования импульсов. Таким образом, предлагаемое устройство принципиально обеспечивает значительно больщую амплитуду импульсов и меньщее время их нарастания. Указанные достоинства показывают, что предлагаемое устройство более эффективно, чем известное. Формула изобретения Формирователь импульсов, содержащий транзистор типа п-р-п, блок управления, дроссель, диод и конденсатор, эмиттер транзистора подключен к отрицательной шине питания, база транзистора подключена к выходу блока управления, коллектор транзистора соединен с анодом диода и через дроссель - с общей шиной, катод диода соединен с одним из выводов нагрузки и через конденсатор - с общей щиной, отличающийся тем, что, с целью уменьщения времени нарастания и увеличения амп,итуды импульсов, в устройство введены тиристор и дополнительный конденсатор, причем анод тиристора соединен с общей щиной, управляющий электрод тиристора соединен с дополнительным выходом блока управления, а дополнительный конденсатор подключен параллельно упомянутому диоду. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Коссов О. А. и др. Полностью управляемые тиристоры в устройствах автоматики. М., «Энергия, 1970, с. 64. 2.Коссов О. А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. М., «Энергия, 1971, с. 291, рис. 12(2 в) (прототип).

-

-9

I

5

+ 0V

(риг. 1