Генератор импульсов Советский патент 1982 года по МПК H03K3/53 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в устройствах формирования мощных электрических импульсов с регулируемой длительностью. Известен генератор импульсов, содер жащий последовательно соединенные нагрузку и управляемый ключ, зарядный блок, соединенный с формирующей линией один из входов которой соединен с анодом управляемой разрядной цепи, состоящей из последовательно соединенных защитаого диода и второго управляемого ключа, блок утфавления, включенный меж ду управляющими электродами управляемой разрядной цепи и утфавляемогю ключа, причем зарядный блок, блок управления, выход формирующей линии и катоды управляемого ключа н управляемой раэрядной цепи соединены с общей щиной, а свободный конед нагрузки соединен с формуюшей линией через защитный диод управляемой разрядной цепи 1 Однако известный генератор обладает |низким КПД при формировании коротпких импульсов. Известен генфатор импульсов, содержащий формирующую линию, подключенную пфвым входом через зарядный блок к первому выводу источника шггания, а выходом - к второму вьтоду источника пнтання, причем между вторым входом фо1 мирукнцей лшши и ее выходом включены последовательно соединенные нагрузил и i первый управляемый ключ, а между первым входом формирующей линии и ее выходом включены последовательно соединенные балластный резистор и второй управляемый 1Шюч . В данном генераторе КПД при формировании коротких по сравнению с временем пробега вошш по формирующей линии импульсов близок к нулю. Это обусловлено тем, что запасаемая формирующей линией энергия при формировании импульса полностью расходуемая в 2-х сопротивлениях, одно из которых является нагру ЭОЧ1ГЫМ, а другое - балластзгым, причем так как эти сопротиипсния равны, а зпачитравзгы и икшупьсные мощности в них то распределение энергии между ними определяется лишь длительностями протекшощих в ifflx токов. При этом если в нагрузочном сопротивлетш формируется короткий импульс, то в балластном сопротивлении бесполезно расходуется почтя вся запасаемая в формирующей линиу энергия. Цель изобретения - повьшенне КПД генератора. Для этого в генераторе импульсов, содержащем формирующую линию, подключенную первым входом через заряд- (1ую цепь к первому выводу источника питания, а выходом - к второму выводу источника питания, причем между вторым входом формирующей линии и ее выходом включены последовательно соединенные нагрузка я первый управляемый ключ, второй управляемый ключ, первый вывод второго управляемого ключа подсоединен к третьему входу формирующей линии, а второй его вывод подключен к первому выводу источника питания. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого гене ратора; на фиг. 2 - вариант выполнения блока управления. Генератор содержит нагрузку 1, первый управляемый ключ 2, зарядную цепь 3, формирующую линию 4, второй управляемый ключ 5, блок 6 управляющих измзпульсов, источник 7 питания. Генератор импульсов работает следую щим образом. В исходном состоянии на выходе источника 7 присутствует напряжение UQ а формирующая линия 4 заряжена через блок 3 от источника 7 питания до напряжения 0 , близкого к 2 Uo . На кл че 2 напряжение зарядки формирующей линии 4 - и д, на резонансной зарядной цели 3 и на ключе 5 разность нагфяж&ний зарядки формирующей линии 4 и источника 7 питания равная UQ , токи во всек цепяк равны нулю. И 0Iyльcoм из блока 6 в момент вре мени t О включается кгаоч 2, замыкая цепь разряда формирующей лвнни 4 на нагрузку 1. При этом вдоль формирующей пкгаш 4 начинают распространяться волны. Через время (СЛ 5 Т { Т время пробега волной всей формирующей ЛИНИИ 4), после включе шя ключа 2, им пульсом с другого выхода блока 6 вклю чается ключ 5, замыкая цепь разряда форкгнрующей линии 4 на источник 7 питания. При этхэм вдоль формирующей ли1ШИ 4 навстречу первой волне начинает распространяться вторая волна. В момент времени -t () 5 первая и вторая волны встречаются , а в момент времени t /2. - С Д Ь вторая волна достигает ко1ща формирующей линии 4 и отражается от нагрузки 1. Напряже1ше на нагрузке, начиная с момента времени t-o. равно О, так как I U().R--0, а управляемый ключ 2 выключается. Отра кенная вторая волна, распространяясь в сторону источника 7, окончательно разряжает формирующую линии 4. Оставщаяся энергия формирующей линией 4 возврата. ется непосредственно в источник 7 питания с небольшими потерями на ключе 5. По окончании разряда формирующей линии 4 второй волной напряжения ключ 5 запира$тся, так как он находится под запирающим напряжением О о приложенным к резонансной зарядной цепи 8, а формирующая линия 4 резонансно заряжается до исходного напряжения Од резонансную зарядную цепь 8 от источника 7 питания. Длительность сформированного в нагрузке 1 импульса определяется как время, в течение которого на нагрузке 1 существует напряжение, т.е. Ту,--Ь2.-to-t-i-O-Т At При изменении задержки включения ключа 5 относительно включения yiipa&ляемого ключа 2 от О до t длительность формируемого в нагрузке 1 импульса меняется от 1 до 2 Г . Возможен и другой режим работы генератора импульсов, когда в момент времени to О первым включается ключ 5 импульсом блока 6, замыкая цепь разряда формирующей линии 4 на источник 7 питания. В этом случае первая волна распространяется в стороны нагрузки 1. На нагрузке при этом напряжение отсутствует. Через время Д-Ь после включения ключа 5 импульсом блока 6. включается ключ 2, замыкая цепь разряда формирующей линии 4 на нагрузку 1. При этом вдоль форм1фуклцей линии 4 навстречу первой волне начинает распространяться вторая волна, а на нагрузке появляется напряжение. В момент времени первая и вторая волны встречаются, а в момент.времени t/jL первая волна достигает конца формирующей лшши 4 и отражается от нагрузки 1 Начиная с момента времени ti напряжение на нагрузке 1 становится равным О. Отраженная первая волна распространяясь в сторону источника 7 питания, окончательно разряжает фсфмирующую линию 4, а после ее окончательного разряда опять начзанается процесс заряда до исходного напряжения 2 UQ , определяемого лишь напряжением источника 7 питания. В этом режиме напряжение на нагрузке 1 появляется через время д4; после включения ключа, а пропадает в момент времени ti. . Длительность импульса определяется как разност этих времен - M-t- i. При изменении л-t от т: до U длитепьность формируемого импульса изменяется от О до Т . Вариант выпо ления блока 6 управления (фиг. 2) позволяет обеспечить регугафовку длительности выходного импульса от О до 2 Т. без дополнительного переключения режимов, а также обеспечивает жесткую времещ1ую синхршизазшю переднего фронта выходного импульса. Задающий генератор 8 вырабатывает импульс запуска, который по первому каналу задерживается линией задержки на время 17 и включает ключ 2, а по второ му каналу задерживается на время Д-Ь схемой 10 регулируемой задержки И вклю чает ключ 5. ЕслнД изменять от О до 2Т , то длительность выходного импульса генератора импульсов меняется тоже от О до 2Т . Таким образом, предлагаемый генератор и шульсов имеет высокий КПД за счет возврата энергии формирующей линии в источник питания, а также может формировать импульсы на любой нагрузке с регулируемой длительностью от О до 2 . Формула изобретения Генератор импульсов, содержащий формирующую линию, подключенную первым входом через зарядную цепь к первому выводу источника пкгания, а выходом - к второму выводу источника питания, причем между втсрым входом формирующей лшши и ее выходсы включены последовательно соединенные нагрузка и первый управляемый ключ, второй управляемый ключ, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, первый вывод второго управляемого ключа подсоединен к третьему входу формнрзгющей линии, а второй его вывод подключен к первому вьгаоду источника питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 678650, кл. Н 03 К 3/53, 1976. 2,Авторское свидетельство СССР 118410Гкл. Н 03 К 3/55, 1959 (прототип).