Формирователь импульсов напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M1/08 H03K5/01 

1

Изобретение относится к преооразовательной технике и предназначено для формирования мощных импульсов с крутыми фронтами, как при омической, так и при омическо-емкостной нагрузке, характерной, например, для входных цепей электровакуумных приборов.

Известен фор «1рователь импульсов, содержащий первый управляемый вентиль, включенный последовательно с нагрузкой, и второй управляемый вентиль, соединенный последовательно с конденсатором, включенные так, чтобы шунтировать нагрузку и первый вентиль t1.

Недостатками данного формирователя являются наличие времязадающего устройства в цепи нагрузки, а также необходимость разряда конденсатора после каждого импульса, что приводит к снижению быстродействия.

Наиболее«близким к предлагаемому является формирователь импульсов.

содержащий источник постоянного напряжения, положительная клемма которого через диод, соединенный с источником тока, подключена к выводам для подключения нагрузки, его отрицательная клемма через управляемый вентиль связана с другим выводом для подключения нагрузки, параллельно источнику напряжения включены последовательно соединенные второй

в диод и второй управляемый вентиль, параллельно которому подключена индуктивность и конденсатор, блок управления, выходы которого подсоединены к управляющим входам и катодам

первого и второго управляемых вентилей, диода и второго управляемого вентиля, причем параллельно первому диоду Ьключен источник тока, а параллельно коммутирующему вентилю последовательно соединенные катушки индуктивности и конденсатор, блок управляющих сигналов, выходы которого подсоединены к управляющим вхО дам и катодам управляемых вентилей. Диод, подключенный катодом к полюсовой шине источника питания и зашунтированный источником тока представ ляет собой ограничитель тока 23. Недостатками известного формирователя являются большие потери мощности и соответственно низкий КПД ограничителя тока при изменении в широком диапазоне величины нагрузки. Кроме того, в известном устройстве из-за ограничения тока нельзя получать высокую крутизну переднего фронта напряжения при раЬоте формирователя на омическо-емкостную нагрузку,; Цель изобретения расширение функциональных возможностей и повышение КПД формирователя, а также по вышение крутизны переднего фронта импульсов напряжения при омическоемкостной нагрузке. Поставленная цель достигается те что формирователь импульсов напряже ния снабжен датчиком тока, блоком сравнения, датчиком тока нагрузки и дополнительным диодом, а источник тока выполнен регулируемым., причем датчик тока .включен последовательно с источником тока и соединен с первым входом блока сравнения и с анодом вышеупомянутого диода, второй вход блока сравнения через дополнительный диод подключен к датчику то ка нагрузки, а выход соединен со входом регулируемого источника тока Кроме того, выход блока управления соединен через четвертый диод с вторым входом блока сравнения. На фиг. 1 изображена принципиаль ная электрическая схема предлагаемо го формирователя импульсов; на фиг. временные диаграммы, поясняющие работу схемы. Формирователь содержит источник постоянного напряжения, подключенны к последовательно соединенным перво му диоду 2, зашунтированному последовательно соединенными регулируемы источником 3 тока и датчиком k тока нагрузке 5, датчику тока 6 нагрузки и управляемому вентилю 7. Между минусовой шиной источника 1 питания и анодом диода 2 включена шунтирующая цепь, состоящая из последовательно соединенных второго диода 8 и управляемого вентиля 9, параллель но которому подключены последовател но соединенные дроссель 10 и конден сатор 11. К входу регулируемого источника 3 подключен блок 12 сравнения, один из входов которого соединен с выходом датчика Ц тока, а другой через диоды 13 и 1 4 - с выходом датчика 6 тока и с одним из выходов блока 15 управления, другие выходы которого соединены с управляющими электродами и катодами вентилей 7 и 9. Формирователь работает следующим образом. В исходном состоянии, когда управляемые вентили 7 и 9 закрыты, интервал О + t (фиг. 2),ток „ нагрузки. 5, напряжения Ug с датчика 6.и Ut. с блока 15 равны нулю. Напряжение-U на выходе источника 3 и соответственно ток 1 через него автоматическй принимают значения, также равные нулю. С некоторым опережением (д1. t, - t ) по отношению к моменту t, включения вентиля 7 с блока 15 подается уровень напряжения и на вход блока 12 сравнения. Напряжение УС; выбирается такой величины, чтобы сигнал на выходе блока сравнения обеспечивал бы заданное максимальное значение тока Ivn источника 3. и. 1. R. М t ц где R, - величина сопротивления датчика . В момент tj, подается управляющий импульс Up на вентиль 7, он отпирается и через него протекает ток большой амплитуды, равный значению . Бросок тока при оми1 ескоемкостной нагрузке ускоренно заряжает конденсатор нагрузки, чем обеспечивается высокая крутизна переднего фронта напряжения. На фиг„ 2 для. сравнения пунктиром показан передний фронт напряжения U на омическо-емкостной нагрузке в известном устройстве. Одновременно с поступлением импульса Uc напряжение U(. с блока 15 снимается. После заряда конденсатора через нагрузку начинает протекать установившийся ток 1чд . Напряжение рассогласования U- между напряжениями UQU и Ufti с блока 12 сравнения уменьшает напряжение с выхода источника 3, после окончания переходного процесса с помощью системы регулирования ток через источник 3 устанавливается такимi чтобы обеспечивалось равенство напряжений Удц 5 И UQ, С датчиков 4 и 6 тока. Соотношение величин резисторов указанных датчиков выбирает из условия-Bi ill- (1,1 1.2) КЦ1„у Ток через диод 2 на рассмотренных выше стадиях работы формироват ля равен разности токов источника и нагрузки. Для формирования заднего фронта импульса в требуемый мо мент времени подают импульс управления на управляющий электрод вентиля 9, который включается и через диод 8 шунтирует цепь питания нагрузки 5; ток через вентиль 7 прерывается. При этом ток от источника 1 увеличивается и достигает значения тока, задаваемого источником запирается. При включении управляемого веутиля 9 в контуре, с стоящем из дросселя 10 и конденсато ра 11, развивается колебательный процесс. После изменения направления ток контура и достижения им значения тока диода 8, вентиль 9 запирается К нему и к вентилю 7 через нагрузку прикладывается обратное напряжение Конденсатор 11 вновь перезаряжаетс до напряжения источника 1. Предлагаемый формирователь импул сов напряжения позволяет повысить КПД в широком интервале изменения тока нагрузки, облегчить режим рабо ты элементов ограничителя тока при нижних значениях тока нагрузки, а также увеличить крутизну переднего фронта напряжения при омическо-емкостной нагрузке. Это приводит к расширению функциональных возможнос тей устройства и повышению его наде ности . Формула изобретения 1. Формирователь импульсов напря жения, содержащий источник постоян26ного напряжения, положительная клемма которого через диод, соединенный с источником тока, подключена к выводам для подключения нагрузки,его отрицательная клемма через управляемый вентиль связана с другим выводом для подключения нагрузки, параллельно источнику напряжения включены последовательно соединенные втррой диод и второй управляемый вентиль, параллельно которому подключена индуктивность и конденсатор, блок управления, выходы которого подсоединены к управляющим входам и катодам первого и второго управляемых вентилей, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения КПД, он снабжен датчиком тока, блоком сравнения, датчиком тока нагрузки и дополнительным диодом, а источник тока выполнен регулируемым, причем датчик тока включен последовательно с источником тока и соединен с первым в):одом блока сравнения и с анодом вышеупомянутого диода, второй вход блока сравнения через дополнительный диод подключен к датчику тока нагрузки , а выход соединен со входом регулируемого источника тока. 2. Формирователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения крутизны переднего фронта импульсов напряжения при омическо-емкостной нагрузке, выход блока управления соединен через четвертый диод со вторым входом блока cpaвнeниf Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 291325, кл. Н 03 К 5/01, 19б7. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке ff 2702292/18-21, кл. Н 03 К 5/0Г, 1978.

ffi

-f

9

9

%.

rWJ /

ygf

%

fS

Уег

IH

.ff

0Vr.f