Устройство для формирования сильноточных импульсов Советский патент 1982 года по МПК H03K5/01 H03H7/01 

(З) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИЛЬНОТОЧНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульс- ной технике и предназначено, в частности, для применения .В качестве источника питания электромагнитных элементов, используемых в эксперимеь тальной физике. Известно устройство для формирования сильноточных импульсов, содержащее управляемый источник постоянного тока, например выпрямитель, конденсаторную батарею, шунтированную балласт ной цепью, содержащей последовательно включенные управляемый вентиль, резистор, и индуктивность, соединенные через электрический вентиль в схему Г-образного фильтра, подзарЯдный выпрямитель конденсаторной батареи и блок синхронизации tl. Однако применение специального под зарядного управляемого стабилизирован ного выпрямителя с устройством его включения и перенастройки снижает на1дежность работы источника питания в целом. Известно устройство для формирования сильноточных импульсов, содержащее управляемый источник постоянного тока, конденсаторную батарею, шунтированную балластной цепью, содержащий последовательно включенные управляемый вентиль и схему Г-образного -фильтра, цепь подзаряда конденсаторной батареи от выпрямителя, блок синхронизации 1.22Однако в том случае, если нагрузка характеризуется малой постоянной времени, не обеспечивается необходимое быстродействие из-за большой длительности переднего фронта импульса тока нагрузки, которая является следствием необходимости подзаряжать конденсаторную батарею, передний фронт импульса заряда которой имеет определенную, длительность, в каждом цикле питания нагрузки. Цель изобретения - повышение быстродействия путем уменьшения длительности переднего фронта импульса. Для достижения этой цели в устрой ство для формирования сильноточных импульсов, содержащее блок синхронизации, управляемый источник постоянного тока, например выпрямитель, к выходу которого подключены конденсаторная батарея, шунтированная балластной цепью из последовательно вкл ченных управляемого вентиля и резистора, .и индуктивность, соединенные через вентиль в схему Г-образного фильтра,к выходным зажимам которого подключена нагрузка, дополнительно введены управляемый вентиль, анод ко торого соединен с плюсовым зажимом выхода Г-образного фильтра, катод .подключен к точке, соединяющей управ ляемый вентиль и резистор балластной цепи, а управляххций электрод подсоединен к блоку синхронизации, и компаратор, инвертирующий и неинвертирующий входы которого подключены соответственно к плюсовым зажимам конденсаторной батареи и выходу Г-образ ного фильтра, общая точка измеритель ных входов подсоединена к минусовому зажиму конденсаторной батареи, а выход соединен с управляющим электродом управляемого вентиля балластной цепи. На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - временные графики импуль сов управления и токов. Устройство содержит блок 1 синхронизации, управляемый источник постоянного тока, например выпрямитель 2, к выходу выпрямителя 2 подключены конденсаторная батарея 3 шунтисюванная балластной цепью, содержащей управляемый вентиль t и резистор 5. и индуктивность 6, соединенные через вентиль 7 в схему Г-образного фильтра 8. К выходным зажимам фильтра 8 подключена нагрузка 9 с малой постоянной времени. Кроме того, устройство содержит управляемый вентиль 10, анод которого соединен с плюсовым зажимом выхода фильтра 8, катод подключен к цепи, соединяющей вентиль и резистор 5 балластной цепи, а управляющий элeкtpoд подсоединен к блоку 1. Устройство содержит также электрический компаратор 11, инвертирующий и неинвертирующий входы которого под ключены соответственно к плюсовым зажимам батареи 3 и выхода фильтра 8 общая точка измерительных входов подсоединена к минусовому зажиму батареи 3, а выход соединен с управляющим электродом вентиля k балластной цепи. Устройство работает следующим образом. В момент времени {см, фиг. 1 и 2) устройство 1 импульсом управления и открывает выпрямитель 2 и напряжение выхода последнего DO подается на фильтр 8, Батарея 3 начинает заряжаться по цепи, содержащей индуктивность 6 и вентиль 7. Одновременно импульсом управления U2 выхода компаратора 11 включается вентиль j, создавая тем самым цепь для прохождения постоянной составляющей тока (тока смешения 3 см) через вентиль 7, значение которой зависит от величины резистора 5. Срабатывание компаратора 1Т в данный момент времени определяется превышением потенциала плюсового зажима выхода фильтра 8 над потенциалом плюсового зажима батареи 3. 8 момент времени ti блок 1 вырабатывает контрольный импульс уп-. равления Uj, назначение которого будет рассмотрено ниже. Далее, в нагрузке 9 формируется импульс тока, характеризуемый большой длительностью переднего фронта, что является следствием падения напряжения на индуктивности 6 при прохождении через- нее тока заряда батареи 3 По достижении необходимой длительности площадки тока Ли в момент времени. tj, блок 1 импульсом управления U включает вентиль 10, при этом вентиль k закрывается из-за шунтирующего действия цепи вентиля 10, а цепь тока смешения 3 см вентиля 7 разрывается. и юмент времени t , отделенный от tj времени, необходимым для выполнения указанных коммутаций, импульсом управления U закрывается выпрямитель 2. Скорость спада 3ц определяется в этом случае только постоянными времени нагрузки 9 и индуктивности 6. При этом батарея 3 запертая вентилями k и 7, сохраняет на своих зажимах напряжение OQ, которое соответствует рабочему режиму только что выполненного цикла питания нагрузки 9. Разряд батареи 3 по измерительной цепи инвертирующего входа компаратооа 11 можно не учитывать в случае выполнения указанного входа высокоомным. В момент времени tj цикл питания повторяется: импульсом вновь открывается выпрямитель 2. Но теперь импульс тока 3ц отличается малой длительностью переднего фронта, котора определяется только постоянными вре мени нагрузки 9 и индуктивности 6. Последнее является следствием исклю чения падения напряжения на индукти ности 6 при протекании через нее за рядного тока батареи 3- Батарея 3 а нашем случае заряжена в процессе предыдущего (первого) цикла питания и к моменту начала данного импульса сохраняет рабочее напряжение. В момент времени tf , когда потенциал плюсового зажима выхода фильтра 8 превышает потенциал плюсового зажима батареи 3 срабатывает компаратор 11, включая сигналом своего выхода и вентиль и и обеспечивая тем самым оптимальное время включения фильтра 8 в работу. В том случае, если в интервале времени между первым и вторым импульсами питания имело место воздействие на цепи управления выпрямителя 2 в сторону снижения напряжения J в последующих циклах питания, включение вентиля производится не компаратором 11, который заперт более высоким потенциалом плюсового зажима батареи 3 а путем подачи блоком 1 контрольного импульса управления Uj в момент времени Ь7 . В этом случае, в период пло щадки тока батарея 3 разряжается до величины, соответствующей новому рабочему значению. В моменты времени tft и tq. действия элементов схемы аналогичны действиям в интервале tj- -fci,. По окончании второго цикла питания батарея 3 вновь останется заряженной до соответствующего рабочего значения. Предложенное техническое решение ;не только повышает быстродействие устройства путем уменьшения длительности переднего фронта импульса, но и позволяет существенно увеличить надежность работы устройства в целом за счет исключения режима заряд-разряд батареи 3 в каждом цикле питания. Формула изобретения Устройство для формирования сильноточных импульсов, содержащее блок синхронизации, управляемый источник постоянного тока, например выпрями.- тель, к выходу которого подключены конденсаторная батарея, шунтированная балластной цепью из последова- тельно включенных управляемого вентиля и резистора, и индуктивность, соединенные через вентиль в схему Г-образного фильтра, к выходным зажимам которого подключена нагрузка, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия путем уменьшения длительности переднего фронта импульсов, в него дополнительно введены управляемый вентиль, анод которого соединен с плюсовым зажимом выхода Г-образного фильтра, катод подключен к точке, соединяющей управляемый вентиль и резистор балластной цепи, а управляющий электрод подсогединен к блоку синхронизации, и компаратор, инвертирующий и неинвертирующий входы которого подключены соответственно к плюсовь1м зажимам конденсаторной батареи и выходу Г-образного фильтра, общая точка измерительных входов подсоединена к минусовому зажиму, конденсаторной батареи, а выход соединен с управляющим электродом управляемого вентиля балластной-цепи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 03 Н 7/06, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № U9+57, кл. Н 03 Н 7/00, 1971 (прототип).

III

H

.

2

§

У

j

Ui

/i:/y-

u