Тиристорный генератор импульсов Советский патент 1981 года по МПК H03K3/335 

(54) ТИРИСТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике, а конкретно к генераторам импульсов тока и может быть использовано в установках, гае необходимы оцнопопярные импупьсы тока, например в установках для испытаний силовых полупроводниковых приборов. Известны схемы тиристорных генераторов импульсов (ТГИ), содержащие накопительный конденсатор, индуктивность,, коммутирующий тиристор и согласующий трансформатор. При этом накопительный конденсатор заряжается от сети через вы прямительный элемент в ограничивающий резистор и разряжается через коммутнруюший тиристор, отпираемый блоком управления, индуктивность и согласующий транс форматор на нагрузку. В схемах униполярных ТРИ большое внимание уделяется вопросам размагничивания сердечника согласующего трансформатора с тем, чтобы устранить явление насьлпения сердечника, возникающее при прохождении через нагрузку униполярного импульса тока. При этом используется остаточная энергия Накопительного конденсатора, либо энергия, запасаемая в некоторых дополнительных элементах во время прохождения импульса в нагрузке 1. Однако в этих устройствах отсутствует возможность сокращения сечения сердечника трансформатора или количества витков обмотсж, что привело бы к существенному снижению веса трансформатора и экономии материалов, особенно для согласуюших трансформаторов мощных униполярных ТГИ низкой частоты, где вес согласующего трансформатора может составлять десятки и сотни килограммов. Наиболее близким к прециагаемому 5Юпяется тиристорный генератор импульсов, содержащий два тиристора, резистор, накопительный конденсатор, индуктивность н трансформатор с тремя обмотками, первый тиристор, резистор и накопительный конденсатор включены поспедоватепьно и подключены к питающей сети, второй тиристор, первичная обмотка- трансформатора и индуктивность включены последоватепьно и поокпючены к накопите гтьному конденсатору, управдягацие электроды тиристоров соепинены с соответствующими блоками управления, первая вторичная обмотка трансформатора через диод подключена к нагрузке 2J. Однако, если остаточная Сергия накопительного конденсатора, как правило, зна чительно превышает ту энергию, которая необходима для полного перемагничивания сердечника согласующего трансформатора, то процесс обратного перемагничивания сопровождается насыщением трансформатора в обратном направлении и протеканием в результате этого по первичной обмотке значительного тока, который ограничивается, практически, лшиь, волновым сопротивлением цепи накопительный конаенсатор - индуктивность. При достаточно высокой частоте поступления импульсов в таком устройстве указанное явление увеличивает расчетную мслцность первичной обмотки, что ведет к увеличению габаритов и веса согласующего трансформатора. Цель изобретения - уменьшение массы и габаритов устройства, путем уменьшений сечения сердечника и уменьшения количества витков обмоток трансформатора. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее два тиристора, резистор, накопительный конценсатор, индуктивность и трансформатор с тре мя обмотками, в котором первый тиристор, резистор и накопительный конденсатор включены поспецовательно и подключены к питающей сети, второй тиристор, первичная обмотка трансформатора и индуктивность включена последовательно и подключены к накопительному конденсатору, управляющие электроды тиристоров соединены с соответствующими блоками управления, первая вторичная обмотка трансформатора через диод подключена к нагрузке, введены дополнительные конденсатор, тиристор, блсж управпения, резистор и два диода, при этом анод дополнительного тиристора через дополнительный резистор соединен с катодом вто рого тиристора, катод дополнительного ти ристора через первый дополнительный диод в прямом включении соединен с анодом второго тиристора и d первым выводом на копительного конденсатора, выводы дополнительного конденсатора соответственно подключены к второму выводу накопительного конденсатора и к катоду дополнитель ного тиристоря, управляющий электрод которого соединен с цополнитепьным блоком S4 6 управления, причем вторая вторичная обмотка трансформатора через второй дополнительный диод соединена с входом блока управления, выход которого соединен с уп. равдяющим электродом второго тиристора. . На чертеже представлена электрическая принципиольная схема тиристорного генератора импульсов. Устройство содержит тиристор 1, управляющий электрод которого соединен блоком управления 2. Последовательно с тиристором 1 вклю1чены ограничительный резистор 3 и накопительный конденсатор 4, Анод тиристора 1 и нижнийвывод накопительного конденсатора 4 подкл1Очены к питающей сети. Параллельно накопитеяьйому конденсатору 4 включена цепь, сортоящая из днода 5 и конденсатора 6, к верхнему выводу которого подключен ти ристор 7. К верхнему выводу накопительного конденсатора 4 подключен анод тиристора 8, управляющий электрод которого соединен с блоком управления 9. Ограничительный резистор 10 включен последовательно с тиристором 7, управпакущий электрод которого соединен с блоком управления 11. Индуктивность 12 включена в первичную обмотку трансформатора .13. Вторичные обмотки трансформатора через диоды 14 и 15 соединены с входом блока управления 9 и нагрузкой 16. Устройство работает следующим образом. Предположим, что в результате предь душих процессов накопительный конденсатор 4 и дополнительный б приобрели полярность заряда. От блока управления 11 на размагничивающий тиристор 7 поступает импульс управления, открывающий его. Конденсате 6 начинает разряжаться в контуре, состоящем из индуктивности 12, трансформатора 13, тиристора 7, конденсатора 6. При этом индукция в сердечнике согласующего трансформатора 13, имевщая начальное значение начинает спадать до нуля и далее в область отрицательных значении до -В (фиг. 1). Когда ивдукяия равка Ът ток начинает спадать, а индукция - уменьшаться и начинается заряд конденсатора 4 oi; сети. В ходе заряда конденсатор 4 постепенно изменяет полярность заряда. На конденсаторе 6 полярность сохраняется, поскольку днод 5 отсекает его от конденсатора 4 в ходе заряда. После окончания заряда конденсатора 4 все конденсаторы

имеют полярность, соответствующую принятеЛ в начапе, а инцукция в сераечнвке равна Вр что также соответствует начальным принятым условиям. После поступления импульса управления на тиристор 7 от блока управления 11 процесс повторяется. Из анализа работы схемы вионо, что начиная с момента открывания аиооа 5 конаенсаторы 4 и б работают параллельно.: .

Промежуток времени от открывания тиристора 8 до открывания аиоаа 5 незначителен, так как сопротивление резисто- ра 10 выбирается малым. Требуемая длительность импульса тока в нагрузке опре- деляется величинами индуктивности 12 и конденсатора, участвующего в .разряде. Следовательно, величина емкости накопительного конденсатора в схеме ТГИ, взятой в качестве известного равна суммарной емкости накопительного и дополнительного конденсаторов в предлагаемой схеме ТГИ. Кроме того, в предлагаемом устройстве величина емкости конденсатора 6 выбирается из условия накапливания энергии необходимой для размагничивания сердечника трансформатора 13. Величина этой энергии значительно меньше той, что запасается в накопительном конденсаторе. Соответственно, емкость конденсатЬра 6 значительно меньше емкости конденсатора 4. Введение дополнительного конденсатора 6 практически не оказывает влияния на массо-габаритные показатели схемы ТГИ. Ввиду малости сопротивления резистора 10, а .также учитывая, что работает он достаточно короткое время по сравнению с длительностью выходного импульса средняя модность рассеивания на нем зна чительно меньше мощности всей схемы и, таким образом, этот элемент также практически не оказывает влияния на мас со-габаритные показатели. Диод 5 и тиристор 7 выбираются на малые токи, гораздо меньшие, чем ток, протекаюший через коммутирующий тиристор 8, поэтому относительно них можно сделать тот же вывод, что и относительно конденсатора 6 и резистора 1О. Таким образом, за счет относительного усложнения схемы предлагаемого устройства по сравнению с известным, удается значительно уменьшить массу и габа риты согласующего трансформатора, масса которого может составлять до 50%

массы всего устройства. Это весьма су«. щественно для генераторов импульссш, обший вес которых может составлять десятки и сотни килограмм, а также для гевв раторов, применяемых в бортовсА аплв ратуре.

Формула изобретения

.Тиристорный генератор импульсов, содержащий два тиристора, резистор, накопительный конденсатор, индуктивность и трансформатор с тремя обмотками, первый тиристор, резистор и накопительный конденсатор включены последсюательно и подключены к питаюшей сети, второй тиристор, первичная обмотка трансформатора и индуктивность включены последовательно и подключены к накопительному конденсатору, управляющие электроды тиристоров соединены с соответствующими блоками управления, первая вторичная обмотка трансформатора через диод подключена к нагрузке, отпичающ И и С Я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов устройства путем уменьшения сечения сердечника, в устройство введены дополнительные конденсатор, тиристор, блок управления, резистор и два диода, при этом анод дополнительного тиристора через дополнитепы{ый резистор соединен с катодом второго тиристора, катод дополнительного тиристора через первый дополнительный Диод в прямом включении соединен с анодом второго тиристора и с первым выводом накопительного конденсатора, выводы дополнительного конденсатора соответственно подключены к второму вьтоду накопительного конденсатора и к катоду дополнительного тиристсфа, управляющий электрод которого соединен с дополнительным блоком управления, причем вторая вторичная обмотка трансформатора через второй дополнительный диод соединена с входом блока управления, выход которого соединен с управлякшим электродом второго тиристора. Источники информации, принятые во внимание при- экспертизе .1. Патент Японии N) 51-3625, кл. 98(5) HI. 2. Авторское свидетельство СССР № 438950, кл. G О1 Кз 1/26, 15.03.73 (прототип).