Импульсный линейный модулятор Советский патент 1981 года по МПК H03K7/02 

1

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

Известен импульсный линейный модулятор, в котором для обеспечения заряда формирователя до необходимого потенциала от низковольтного первичного источника питания используется повышающий трансформатор, подключенный через транзисторный прерыватель к первичному источнику питания fl .

В этом модуляторе первоначально (при включении транзисторного прерывателя) происходит накопление энергии в сердечнике зарядного трансформатора. Ток заряда формирователя при этом не проходит, ввиду запирания отсекаквдего диода. После выключения прерывателя энергия, накопленная трансформатором, заряжает формирователь, который затем разряжается через коммутатор на нагрузку.

Наличие промежуточного индуктивного накопителя является существенным недостатком такого модулятора, вследствие резкого изменения КПД при изменении частоты сузедования импульсов.

Известен также импульсный линейный модулятор, содержащий источник постоянного напряжения, связанный через транзисторный прерыватель с первичной обмоткой зарядного трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора через выпрямительный (отсекающий) диод подключена параллельно тиристорному коммутатору, а также

10 параллельно последовательно соединенным формирователю, нагрузке и датчику тока. К управляющему электроду коммутатора подключен выход синхронизатора, первый выход которого под15ключен к выходу датчика тока и входу транзисторного прерывателя 2.

Недостатком этого мрдулятЬра является его относительно низкий КПД из-за дополнительных потерь энергии

20 на элементах цепи размагничивания сердечника трансформатора, а также его недостаточная энергетическая мощность, связанная с ограниченным токовым ресурсом транзисторного пре25рывателя.

Целью изобретения является повышение КПД и увеличение мощности устройства.

Достигается это за счет того, что в линейный импульсный модулятор, со30держащий источник питания, подключенный через прерыватель к первичной обмотке зарядного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю, между выходом которого и общей шиной включен тиристхзрный коммутатор, параллельно .которому подключены последовательно соединенные формирователь, нагрузка и датчик зарядного тока, синхронизатор, соединенный выходом с управляющим электродом тиристорного коммутатора, введены два логических элемента И, D-триггер и дополнительный диод, а зарядный трансформатор снабжен п-1дополнительными первичными обмотками, каждая из которых через соответствующий прерыватель подключена к источнику питания, при этом первичные обмотки каждой половины включены между собой синфазно и противофазно другой половине, управляющие входы прерывателей синфазных обмоток объединены и подключены к выхо дам логических элементов И, первые входы которых и счетный вход D-триггера подключены к выходу датчика зарядного тока и через дополнительный диод - к выходу синхронизатора, а вторые - к прямому и инверсному выхо дам D-триггера соответственно. На чертеже представлена функциональная ckeMa импульсного линейного модулятора, Импульсный линейный модулятор, со держит источник питания 1, подключе ный через транзисторный прерыватель к первичной обмотке 3 зарядного тра форматора 4. Вторичная обмотка 5 подключена к мостовому выпрямителю выход которого включен параллельно тиристорному коммутатору 7. Параллельно тиристорному коммутатору 7 включены последовательно соединенны формирователь 8, нагрузка 9, предст ляющая собой, например, генератор С с согласующим импульсным трансформа тором, и датчик зарядного тока 10, который может быть выполнен, например, в виде параллельно включенных импульсного диода и стабилитрона. К управляющему электроду тиристорного коммутатора 7 подключен выход синхронизатора 11. В отличие от про тотипа, предлагаемый импульсный мод лятор содержит дополнительные преры 12, 13 и 14 и дополнительные п обмотки 15,16,17 зарядного трансформатора 4, так что общее чис пЬ как прерывателей, так и первичных обмоток составляет 2п. Половина количества первичных обмоток (напри мер, две 3 и 15) соединена синфазно друг другу и противофазно синфазно включенной другой половине общего числа первичных обмоток (например, двух обмоток 16 и 17) . Все первичны обмотки 3, 15,16 и 17 трансформато ра 4 подключены к источнику питания 1 через соответствующие прерыватели 2, 12, 13 и 14. Управляющие входы прерывателей 2, 12, 13 и 14 соответственно подключенные к синфазным обмоткам, объединены в две группы, каждая из которых подключена к соответствующему выходу двух дополнительных логических элементов И 18 и 19, Первые входы логических элементов И 18 и 19 соединены и подключены к выходу датчика зарядного тока 10. Вторые входы логических элементов И, 18 и 19 подключены один к прямому, другой к инверсному выходам счетного О-триггера 20. Счетный вход последнего подключен к выходу датчика зарядного тока 10, который связан с выходом синхронизатора 11 через дополнительный диод 21. Импульсный линейный модулятор работает следующим образом. С выхода синхронизатора 11 через дополнительный диод 21 импульсы запуска положительной полярности поступают на первые входы логических элементов И 18 и 19, а также на счетный вход D-триггера 20. 0-триггер изменяет свое состояние при поступлении на вход каждого импульса запуска. В результате в интервалах между фронтами импульсов положительное напряжение существует поочередно, то на прямом, то на инверсном выходах D-триггера 20. Поэтому поочередно открываются то логический элемент И 18, ТО логический элемент И 19, и на их выходах существует то сигнал О, то 1. Когда включается источник питания 1, то сигналами единичного уровня начинают поочередно открываться группы транзисторных прерывателей то 2, 12, то 13, 14. В результате ток от источника 1 -через соответствующую группу транзисторных прерывателей проходит то через обмотки 3, 15, то через 16 и 17 зарядного трансформатора 4. При этом сердечник трансформатора перемагничивается по петле гистерезиса от -В до -(индукция намагничивания) и на вторичной обмотке 5 зарядного трансформатора 4 индуцируется каждый период напряжение противоположной полярности, которое выпря1 1ляется мостовым выпрямителем 6 и заряжает формиров.атель 8 в интервалах между импульсами запуска. Для продолжения заряда после спада импульса запуска с выхода синхронизатора 11 к первым входам логических элементов И 18 и 19 подключен выход датчика зарядного тока, поддерживающий эти элементы в открытом состоянии до окончания зарядного тока. Это соответствует максимуму зарядного напряжения формирователя 8. По приходе очередного импульса запуска Формирователь 8 разряжается через тиристорный коммутатор 7, нагрузку 9 и датчик зарядного тока 10, формируя на нагрузке 9 импульс напряжения требуемой амплитуды и длительности, а зарядный процесс затем повторяется.

Учитывая равенство витков первичных обмоток 3, 15, 16 и 17 зарядного трансформатора 4, его единственную вторичную обмотку, один формирователь и один источник питания, а также пренебрежимо малый разброс падения напряжения на группах прерывателей 3, 12 и 13, 14, длительности зарядных импульсов четных и нечетных зарядных циклов будут равны, а, соответ- ственно, будут равны и противоположные индукции намагничивания сердечника трансформатора. Следовательно, сердечник зарядного трансформатора 4 не нуждается в.принудительном размагничивании или введении воздушного зазора для исключения его насыщения. Это позволяет уменьшить габариты и массу зарядного трансформатора При значительном увеличении мощности и повысить КПД устройства по сравнению с прототипом.

Технико-экономический эффект от внедрения,изобретения заключается .в повышении КПД и мощности устройства. Дополнительный технико-экономический эффект заключается в снижении относительной массы устройства (кВт/кг, так как масса дополнительных прерывателей и .логических элементов зна- . чительно меньше приращения массы зарядного трансформатора в известном устройстве. Кроме того, предлагаемое устройство не нуждается в предварительном запуске прерывателей, и синхронизатор имеет только один выход.

Формула изобретения

Импульсный линейный модулятор, содержащий источник питания, подключеннь1й через прерыватель к первичной оРмотке зарядного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю, между выходом которого и общей шиной включен тиристорный коммутатор, параллельно которому подключены последовательно соединенные формирователь, нагрузка и датчик зарядного тока, синхронизатор, соединенный выходом с управляющим электродом тиристорного коммутатора,

0 отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и увеличения мощности, в него введены два логических элемента И D-триггер и дополнительный диод, а зарядный трансформа5тор снабжен п-1 дополнительными первичными обмотками, каждая из которых черезсоответствующий прерыватель подключена к источнику.питания, при этом первичные обмотки каждой поло0вины включены между собой синфазно и противофазно другой половине, управляющие входы прерывателей синфазных обмоток объединены и подключены к выходам логических элементов И, пер вые входы которых и счетный вход D5триггера подключены к выходу датчика зарядного тока, и через дополнительный диод - к выходу синхронизатора, а вторые - к прямому и инверсному выходам D-триггера соответственно.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

1.Патент США № 3621274, кл. Н 03 К 3/00, 18.02.71.

2.Авторское свидетельство СССР №639129, кл. Н 03 К 3/76, 25.12.78 0 (прототип).