Генератор импульсов Советский патент 1981 года по МПК H03K3/30 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для генерации прямоугольных импульсов низкой и сверхнизкой частоты с гальванической развязкой выходного напряжения. . Известен генератор импульсов, содержащий основной и вспомогательный источники питания, дроссель, конденсаторный накопитель, трансформаторы тока, два тиристорных коммутатора 1. Основной источник питания у такого генератора импульсов - источник тока, причем в паузах между импульсами от этого источника потребляется номинальный ток, что значительно снижает КПД генератора и уменьшает его надежность. Для обеспечения необходимой крутизны фронта импульсов использован дополнительный источник напряжения, что усложняет схему генерат ipa.

Наиболее близким к изобретению является генератор импульсов, содержащий двухтактный преобразовате.ь на транзисторах трансформатор обратной связи, контур формирования тока и ключевой транзистор 2}

Питание такого генератора осуществляется от трех источников напряжения - одного основного и двух дополнительных. Один из дополнительных источников обеспечивает форсированный запуск генератора, а следовательно и высокую крутизну переднего вы.ходного импульса, другой - увеличение амплитуды выходного импульса в момент начала генерации.

Погрешностью генератора являются сложность и низкий КПД так как для форсировки запуска используется дополнительный источник, причем мощность от указанного источника потребляется как в процессе генерации, так и в паузах между импульсами.

Кроме того, использование трансформатора обратной связи с гальваническим разделением не позволяет получить высокой крутизны выходных импульсов, вследствие наличия индуктивности рассеивания и межвитковой емкости у трансформатора.

Все это усложняет схему генератора, снижает его КПД, а также крутизну переднего фронта выходных импульсов.

Целью изобретения является упрощение устройства при повышении КПД и улучшение крутизны переднего фронта выходных импульсов.

Достигается это за счет того, что в генераторе импульсов, содержащем двухтактный преобразователь на транзисторах, трансформатор обратной связи, обмотка которого подключена к двухтактному преобразователю, контур формирования тока и ключевой транзистор, между отводом обмотки трансформатора .обратной связи, выполненного по схеме автотрансформатора, и одной шиной для подключения источника питания включены последовательно связанные контур формирования тока, первичная обмотка введенного трансформатора тока, развязывающий диод и ключевой транзистор, между щинами источника питания установлена цепочка из последовательно соединенных резистора и диода, проводимость которого обратна проводимости развязывающего диода и параллельно которому включены развязывающий диод и ключевой транзистор, а вторичные обмотки трансформатора тока подключены параллельно эмиттер-базовым переходам транзисторов двухтактного преобразователя. При этом контур формирования тока содержит параллельно соединенные LC и RC-цепочки.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого генератора импульсов.

Генератор импульсов содержит двухтактный преобразователь 1, к выходным клеммам 2, 3 которого подключена обмотка автотрансформатора 4. Между выводом обмотки автотрансформатора 4 и шиной 5 для подключения источника питания генератора включена цепочка из последовательно соединенных контура 6 формирования тока, первичной обмотки 7 трансформатора 8 тока, развязывающего диода 9 и ключевого транзистора 10. Между шиной 11 для подключения источника питания генератора и шиной 5 включены резистор 12 и диод 13, который подключен параллельно развязывающему диоду 9 и ключевому транзистору 10. Вторичные обмотки 14, 15, 16 и 17 трансформатора 8 тока подключены к преобразователю. Первичные запускающие импульсы подаются между шиной и выводом 18 базы транзистора 10. Нагрузка снимается с клемм 2, 3 и 3, 19 непосредственно, а с клемм 2 и 19 через разделительный конденсатор, что позволяет исключить постоянную составляющук) на нагрузке. Контур 6 формирования тока выполнен, например, из последовательно соединенных катущки индуктивности 20 и конденсатора 21, параллельно которым подключена форсирующая цепочка из последовательно соединенных резистора 22 и конденсатора 23 (LC и RC-цепочки), что обеспечивает необходимую форму тока через первичную обмотку 7 трансформатора 8 тока, а следовательно и соответствующий базовый ток транзистора двухтактного преобразователя 1..

Устройство работает следующим образом. При включении питания (первичные запускающие импульсы отсутствуют) ключевой транзистор 10 закрыт, конденсаторы 21 и 23 контура б формирования тока через резистор 12, а двухтактного преобразователя 1 непосредственно заряжаются от источника питания с полярностью, указанной на чертеже, до половины напряжения источника питания генератора (источник напряжения), поступающего на щины 5 и 11.

При подаче на базу транзистора 10 первичного запускающего импульса транзистор 10 откроется, а конденсаторы 21 и 23 контура б формирования тока начнут разряжаться по цепи: первичная обмотка 7 трансформатора 8 тока, диод 9, транзистор 10, конденсатор 24 двухтактного преобразователя (емкость конденсаторов 24 и 25 двухтактного преобразователя 1 значительно больще емкостей конденсаторов 21 и 23 контура формирования тока б), часть обмотки автотрансформатора 4 и соответственно катущки индуктивности 20 и резистор 22.

При этом на вторичных обмотках 14 и 17 появляются положительные импульсы, открывающие соответствующие транзисторы 26 и 27 двухтактного преобразователя, а на обмотке автотрансформатора 4 будет сформировано напряжение, обеспечивающее регенеративный процесс включения указанных транзисторов.

В дальнейшем генератор работает в автоколебательном режиме (при наличии первичного отпираюшего импульса на базе транзистора 10), причем частота выходного прямоугольного напряжения определяется параметрами катушки индуктивности 20 и конденсатора 21, а величина тока через перBH4Hyk) обмотку 7 трансформатора 8 - соотношением витков обмоток автотрансформатора 4.

При этом одна полуволна тока через первичную обмотку 7 трансформатора 8 проходит через диод 9 и открытый транзистор 10, а другая через диод 13.

После снятия первичного управляющего импульса с базы транзистора 10 последний закрывается и разрывает цепь для протекания тока через обмотку 7 трансформатора 8 тока, что приводит к срыву автоколебательного режима и прекращению генерации (если ток обмотки 7 протекал через диод 13, то задержка в срыве колебаний может составить до одного периода выходной частоты генератора).

При этом конденсаторы 21 и 23 снова заряжаются через резистор 12 до половины напряжения источника питания, что обеспечивает форсированное включение транзисторов 28 и 29 двухтактного преобразователя при очередной подаче первичного управляющего импульса на базу транзистора 10.

Таким образом, на выходах генератора могут быть получены частотно заполненные

импульсы требуемой скважности и частоты с высокой крутизной переднего фронта частотно-заполненного импульса, что обеспечивается предложенной схемой.

При этом для форсированного включения трназисторов двухтактного преобразователя не требуется дополнительный источник напряжения, что упрощает схему генератора, повышает его КПД и надежность. Применение автотрансформатора позволяет значительно уменьшить индуктивность рассеивания и паразитную емкость в цепи формирования базового тока транзисторов двухтактного преобразователя и, тем самым, повысить крутизну переднего фронта генерируемых импульсов, что уменьшает коммутационные потери в транзисторах двухтактного преобразователя и, следовательно, повышает КПД генератора.

Формула изобретения

тем, что, с целью упрощения устройства при повышении КПД и улучшении крутизны переднего фронта выходных импульсов, между отводом обмотки трансформптора обратной связи, выполненного по схеме автотрансформатора, и одной шиной для подключения источника питания включены последовательно связанные контур формирования тока, первичная обмотка введенного трансформатора тока, развязывающий диод и ключевой транзистор, между шинами источника питания установлена цепочка из последовательно соединенных резистора и диода, проводимость которого обратна проводимости развязывающего диода и параллельно которому включены развязывающий диод и ключевой транзистор, а вторичные обмотки трансформатора тока подключены параллельно эмиттер-базовым переходам транзисторов двухтактного преобразователя.

Источники инфор.мации, принятые во внимание при экспертизе

М., «Энергия, 1975, с. 231.