RU2408135C1 - Pulse solid modulator - Google Patents

Pulse solid modulator Download PDF

Info

Publication number
RU2408135C1
RU2408135C1 RU2010102127/07A RU2010102127A RU2408135C1 RU 2408135 C1 RU2408135 C1 RU 2408135C1 RU 2010102127/07 A RU2010102127/07 A RU 2010102127/07A RU 2010102127 A RU2010102127 A RU 2010102127A RU 2408135 C1 RU2408135 C1 RU 2408135C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulse
elements
magnetic core
magnetic
modulator
Prior art date
Application number
RU2010102127/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Степанович Ашихмин (RU)
Александр Степанович Ашихмин
Виктор Кузьмич Базылев (RU)
Виктор Кузьмич Базылев
Фарит Маратович Фаттахов (RU)
Фарит Маратович Фаттахов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Солитон АБ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Солитон АБ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Солитон АБ"
Priority to RU2010102127/07A priority Critical patent/RU2408135C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2408135C1 publication Critical patent/RU2408135C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: pulse solid modulator, comprising transformer with magnetic conductor of several elements, with primary windings supplied by solid keys and installed each on its element of magnetic conductor, with one common high-voltage winding. Transformer is arranged in the form of a set of identical modules made of magnetic conductor elements installed on printed circuit boards with keys and elements of circuit arranged inside window of magnetic conductor.
EFFECT: enhanced reliability.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники и может быть использовано в радиолокационных станциях для питания СВЧ-генераторов передатчиков, для питания мощных лазеров, ускорителей заряженных частиц, а также устройств дезинфекции жидких пищевых продуктов и т.п. Предлагаемое устройство позволяет реализовать конструкцию модульного типа, обеспечивающую наращиваемость по основному электрическому параметру - импульсному напряжению. Дополнительно устройство обеспечивает защиту полевых транзисторов, используемых в качестве ключей, от ионизирующего излучения.The invention relates to the field of high-voltage pulse technology and can be used in radar stations to power microwave generators of transmitters, to power powerful lasers, charged particle accelerators, as well as liquid food disinfection devices, etc. The proposed device allows you to implement a design of a modular type, providing scalability in the main electrical parameter - the pulse voltage. Additionally, the device provides protection for field-effect transistors used as keys from ionizing radiation.

В настоящее время в различных областях техники широко используются приборы и устройства, требующие для функционирования применения высоких импульсных напряжений в различных диапазонах значений, от единиц киловольт до нескольких сотен киловольт, и различных длительностей импульсов. Это ускорители заряженных частиц, мощные микроволновые генераторы, импульсные лазеры, медицинские установки и пр.Currently, in various fields of technology, instruments and devices are widely used that require high impulse voltages to function in various ranges of values, from units of kilovolts to several hundred kilovolts, and various pulse durations. These are charged particle accelerators, powerful microwave generators, pulsed lasers, medical devices, etc.

Со времен Второй Мировой войны вплоть до настоящего времени для целей формирования высоковольтных импульсов напряжения длительностью от десятых долей микросекунды до нескольких миллисекунд широко применяются импульсные модуляторы на основе формирующей линии и не выключаемого коммутатора - тиратрона или тиристора [1, с.353].From the time of the Second World War up to the present, pulse modulators based on the forming line and a non-switchable switch - a thyratron or thyristor are widely used for the formation of high-voltage voltage pulses lasting from tenths of a microsecond to several milliseconds [1, p. 353].

На фиг.1. представлена упрощенная электрическая схема такого модулятора [1]. Модулятор работает следующим образом. Зарядка формирующей линии ФЛ происходит через зарядную индуктивность LЗ и носит колебательный характер. Поэтому максимальное напряжение, до которого заряжается линия, примерно вдвое превышает напряжение источника питания ЕIn figure 1. A simplified electrical diagram of such a modulator is presented [1]. The modulator works as follows. The charging of the PL forming line occurs through the charging inductance L 3 and is oscillatory in nature. Therefore, the maximum voltage to which the line is charged is approximately twice the voltage of the power source E

Uлин≈2Е.U lin ≈2E.

Это напряжение до прихода управляющего импульса на сетку тиратрона Л1 благодаря наличию зарядного диода ДЗ поддерживается практически постоянным. Поступающий на сетку тиратрона Л1 управляющий импульс открывает тиратрон, и линия начинает разряжаться через тиратрон и первичную обмотку импульсного трансформатора ИТ. Через вторичную обмотку трансформатора и нагрузку RГ также потечет импульсный ток, повторяющий форму тока в первичной обмотке. Во время протекания импульса тока зарядная индуктивность LЗ предохраняет источник питания от практически короткого замыкания через тиратрон.This voltage before the arrival of the control pulse to the thyratron grid L 1 due to the presence of a charging diode D 3 is kept almost constant. The control pulse arriving at the thyratron grid L 1 opens the thyratron, and the line begins to discharge through the thyratron and the primary winding of the IT pulse transformer. Through the secondary winding of the transformer and the load R G will also flow pulsed current, repeating the shape of the current in the primary winding. During the flow of the current pulse, the charging inductance L 3 protects the power source from an almost short circuit through the thyratron.

Длительность импульса в таком модуляторе определяется только параметрами формирующей линии. После того как волна разряда формирующей линии достигнет ее разомкнутого с правой стороны конца, она разрядит линию до напряжения, равного половине первоначального. После отражения волны разряда от конца, ее распространение в обратном направлении приведет практически к полному разряду линии. При достижении волной точки подключения тиратрона напряжение на тиратроне упадет почти до нуля, газовый разряд в нем погаснет, и ток через него прекратится. На этом импульс закончится и начнется очередной заряд формирующей линии. Зарядная индуктивность LЗ должна быть такой, чтобы формирующая линия успела зарядиться до максимального напряжения ко времени прихода очередного управляющего импульса. Источник отрицательного смещения ЕС с резистором RС необходимы для поддержания тиратрона в закрытом состоянии до прихода импульса на его сетку.The pulse duration in such a modulator is determined only by the parameters of the forming line. After the discharge wave of the forming line reaches its open end on the right side, it will discharge the line to a voltage equal to half the initial value. After reflection of the discharge wave from the end, its propagation in the opposite direction will lead to almost complete discharge of the line. When the wave reaches the point of connection of the thyratron, the voltage on the thyratron will drop to almost zero, the gas discharge in it will go out, and the current through it will stop. At this momentum will end and the next charge of the forming line will begin. The charging inductance L 3 must be such that the forming line has time to charge to the maximum voltage by the time the next control pulse arrives. A negative bias source E C with a resistor R C is necessary to keep the thyratron closed until a pulse arrives at its grid.

Такой модулятор, называемый также модулятором с полным разрядом накопителя, характеризуется следующими недостатками.Such a modulator, also called a full-discharge modulator, is characterized by the following disadvantages.

1. Схема практически не позволяет регулировать длительность импульсов [3].1. The circuit practically does not allow you to adjust the pulse duration [3].

2. Используемые в качестве электронных ключей тиратроны обычно характеризуются небольшим сроком службы (порядка единиц тысяч часов).2. The thyratrons used as electronic keys are usually characterized by a short service life (of the order of units of thousands of hours).

3. Практически все элементы схемы, включая формирующую линию, являются высоковольтными, что обусловливает значительные габариты всего устройства и снижает его общую надежность.3. Almost all elements of the circuit, including the forming line, are high-voltage, which determines the significant dimensions of the entire device and reduces its overall reliability.

4. Если нагрузкой тфансформатора является электровакуумный СВЧ-прибор, например магнетрон, то при возникновении электрического пробоя в нем (во время импульса) остановить процесс разряда линии не представляется возможным, что может привести к необратимому изменению параметров магнетрона или тиратрона, вплоть до их разрушения [4].4. If the load of the transformer is an electric vacuum microwave device, such as a magnetron, then when an electrical breakdown occurs in it (during a pulse), it is not possible to stop the line discharge process, which can lead to an irreversible change in the parameters of the magnetron or thyratron, up to their destruction [ four].

Определенные возможности по управлению длительностью импульса обеспечивает другая схема модулятора [1, с.341]. Схема с так называемым частичным разрядом накопителя (фиг.2). В этом модуляторе вместо тиратрона в качестве ключа используется мощная импульсная электронная лампа Л1, а в качестве накопителя энергии - высоковольтный конденсатор С. Конденсатор С до прихода импульса на сетку лампы Л1 заряжается током iз через резисторы Rз и R1 от источника высокого постоянного напряжения Е. С приходом положительного импульса на сетку лампы Л1 она открывается и через нее начинает протекать ток разряда конденсатора iР. Большая часть этого тока iP протекает через СВЧ-генератор Л2, и незначительная часть i'P - через резистор R1. Когда импульс на сетке лампы Л1 заканчивается - она, в отличие от тиратрона, закрывается и протекание тока iР и его составляющих прекращается. Величина конденсатора С выбирается таким образом, чтобы за время действия импульса он разряжался на небольшую величину (порядка 10% от исходного заряда). Его заряд затем восполняется от источника напряжения Е в паузе между импульсами. Отрицательное напряжение, подаваемое на сетку лампы Л1 через резистор RС от отдельного источника - ЕС с фильтрующим конденсатором СС, обеспечивает исходное закрытое состояние лампы.Certain possibilities for controlling the pulse duration are provided by another modulator circuit [1, p. 341]. The circuit with the so-called partial discharge of the drive (figure 2). In this modulator, instead of a thyratron, a high-power pulsed electron lamp L 1 is used as a key, and a high-voltage capacitor C is used as an energy storage device. Capacitor C is charged by a current iz through the resistors R s and R 1 from a high source until a pulse arrives at the grid of the lamp L 1 DC voltage E. With the arrival of a positive pulse on the grid of the lamp L 1, it opens and the discharge current of the capacitor i P begins to flow through it. Most of this current i P flows through the microwave generator L 2 , and a small part i ' P flows through the resistor R 1 . When the pulse on the lamp grid L 1 ends - it, in contrast to the thyratron, closes and the flow of current i P and its components stops. The value of the capacitor C is selected so that during the duration of the pulse it is discharged by a small amount (about 10% of the initial charge). Its charge is then replenished from the voltage source E in the pause between pulses. The negative voltage supplied to the lamp grid L 1 through the resistor R C from a separate source - E C with a filter capacitor C C provides the initial closed state of the lamp.

Таким образом, за счет того, что электронная лампа является выключаемым коммутатором, схема позволяет управлять длительностью существования выходного напряжения за счет изменения длительности управляющего импульса τ на ее сетке.Thus, due to the fact that the electron lamp is a switchable switch, the circuit allows you to control the duration of the output voltage by changing the duration of the control pulse τ on its grid.

Однако модулятору с частичным разрядом накопителя и электронной лампой в качестве коммутатора также свойственны недостатки, приведенные в п.п.2 и 3 описания модулятора с полным разрядом накопителя.However, the modulator with a partial discharge of the drive and the electronic lamp as a switch also has the disadvantages given in items 2 and 3 of the description of the modulator with a full discharge of the drive.

В другом варианте модулятора [2] используется электрическая схема, в которой роль высоковольтных ключей играют два набора из множества последовательно включенных низковольтных твердотельных коммутаторов, например IGBT или полевых транзисторов. Один из наборов обеспечивает подачу на нагрузку импульса высокого напряжения от источника питания, а другой, после окончания импульса, обеспечивает быстрое снижение напряжения на нагрузке до необходимого, близкого к нулю, минимального значения.In another embodiment of the modulator [2], an electric circuit is used in which two sets of a plurality of series-connected low-voltage solid-state switches, for example, IGBTs or field effect transistors, play the role of high-voltage switches. One of the sets provides a high voltage pulse to the load from the power source, and the other, after the end of the pulse, provides a quick decrease in the load voltage to the required minimum value close to zero.

Упрощенная схема такого модулятора представлена на фиг.3 [3]. На этой схеме под номером 1 изображен высоковольтный источник постоянного напряжения PS, под номером 2 - первый набор низковольтных ключей S, обеспечивающий подачу высокого напряжения на нагрузку R, обозначенную номером 4, и под номером 3 второй набор ключей S, включенное состояние которых снижает напряжение на нагрузке после окончания импульса напряжения.A simplified diagram of such a modulator is presented in figure 3 [3]. In this diagram, number 1 shows a high-voltage source of constant voltage PS, number 2 shows the first set of low-voltage switches S, which supplies high voltage to load R, indicated by number 4, and number 3, the second set of switches S, the on state of which reduces the voltage by load after the end of the voltage pulse.

Все ключи из одного набора 2 управляются одним и тем же импульсом, и должны быть включены (замкнуты) во время действия импульса. Ключи из набора 3 во время импульса напротив должны быть выключены (разомкнуты), а замкнуты сразу же после окончания импульса.All keys from one set of 2 are controlled by the same pulse, and must be turned on (closed) during the pulse. The keys from set 3 during the pulse on the contrary should be turned off (open), and closed immediately after the end of the pulse.

Такое техническое решение позволяет подачей соответствующих импульсов управлять длительностью импульсов на нагрузке в широком диапазоне значений. Кроме этого данный модулятор не требует применения импульсного трансформатора, что упрощает устройство и снижает его массу. Дополнительно схема управления ключами может быть легко построена таким образом, чтобы при наличии пробоя в нагрузке обеспечивать быстрое электронно управляемое размыкание ключей из набора 2, чем ограничивать общую энергию пробоя.This technical solution allows the supply of the appropriate pulses to control the duration of the pulses on the load in a wide range of values. In addition, this modulator does not require the use of a pulse transformer, which simplifies the device and reduces its weight. In addition, the key management scheme can be easily constructed in such a way that, in the presence of a breakdown in the load, it provides fast electronically controlled opening of keys from set 2, thereby limiting the total breakdown energy.

Несмотря на имеющиеся преимущества, рассмотренная схема построения модулятора характеризуется и несколькими недостатками.Despite the advantages, the considered modulator construction scheme is also characterized by several disadvantages.

1. Выход даже одного ключа из строя, как правило, лишает работоспособности все устройство.1. The failure of even one key, as a rule, deprives the entire device of operability.

2. Практически все ключи из набора 2 и верхняя часть ключей из набора 3 должны быть снабжены высоковольтной изоляцией, что увеличивает габариты устройства и снижает его надежность.2. Almost all the keys from set 2 and the upper part of the keys from set 3 must be equipped with high-voltage insulation, which increases the dimensions of the device and reduces its reliability.

3. Схемы управления для всех ключей должны быть изолированными от общего заземляющего проводника, и для части ключей при смене состояния "открыт-закрыт" паразитная (монтажная) емкость всего ключа и схемы управления должна заряжаться или разряжаться до противоположного значения (для ключей с правой стороны набора 2 - от нуля до напряжения источника питания PS и наоборот). Это обстоятельство должно приводить к увеличению длительности фронтов импульса напряжения.3. The control circuits for all keys must be isolated from the common grounding conductor, and for some of the keys, when the state is “open-closed”, the parasitic (mounting) capacity of the entire key and control circuit must be charged or discharged to the opposite value (for keys on the right side set 2 - from zero to the power supply voltage PS and vice versa). This circumstance should lead to an increase in the duration of the fronts of the voltage pulse.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению можно считать импульсный твердотельный модулятор [3], содержащий импульсный трансформатор с магнитным сердечником из нескольких одинаковых элементов с замкнутыми магнитопроводами, каждый элемент магнитного сердечника снабжен по крайней мере одной первичной обмоткой, охватывающей только этот элемент, трансформатор снабжен, по крайней мере, одной вторичной обмоткой, охватывающей все элементы магнитного сердечника, все первичные обмотки одним выводом подключены к общему заземленному проводнику, а вторым - каждая независимо от других к отдельному формирователю импульсов, который включает в себя электронный твердотельный ключ, например полевой транзистор с изолированным затвором, подключенный к накопительному конденсатору, соединенному с источником постоянного напряжения, управляющие электроды всех ключей соединены с выходом задающего генератора импульсов, вторичная обмотка своими выводами подключена к нагрузке, все элементы магнитного сердечника собраны в пакет, плоскостями параллельно друг другу с совпадением расположения окон в магнитопроводах, а вторичная обмотка располагается в центрах окон магнитопроводов.The closest to the claimed technical solution can be considered a pulsed solid-state modulator [3], containing a pulsed transformer with a magnetic core of several identical elements with closed magnetic circuits, each element of the magnetic core is equipped with at least one primary winding, covering only this element, the transformer is equipped with at least one secondary winding, covering all the elements of the magnetic core, all primary windings are connected with one terminal to a common ground a conductor, and the second, each independently of the others, to a separate pulse shaper, which includes an electronic solid-state switch, for example an field-effect transistor with an insulated gate, connected to a storage capacitor connected to a constant voltage source, the control electrodes of all the keys are connected to the output of the master pulse generator , the secondary winding is connected to the load with its terminals, all the elements of the magnetic core are assembled in a packet, with planes parallel to each other with coincidence the location of the windows in the magnetic cores, and the secondary winding is located in the centers of the windows of the magnetic cores.

Предлагаемая конструкция модулятора отличается от прототипа тем, что практически все компоненты электрической схемы модулятора, а именно компоненты формирователей импульсов размещаются во внутренней полости элементов магнитного сердечника, что позволяет существенно снизить общие габаритные размеры устройства. Дополнительно предлагаемое техническое решение обеспечивает определенный уровень защиты полупроводниковых элементов схем формирователей импульсов, чувствительных к внешнему ионизирующему излучению, от такого излучения. Эффект защиты достигается размещением элементов схемы во внутренней области, массивного магнитного сердечника, выполненного, как правило, из сплавов или окислов железа, никеля или кобальта.The proposed design of the modulator differs from the prototype in that almost all components of the electrical circuit of the modulator, namely the components of the pulse shapers are located in the inner cavity of the elements of the magnetic core, which can significantly reduce the overall overall dimensions of the device. Additionally, the proposed technical solution provides a certain level of protection for semiconductor elements of pulse shaper circuits sensitive to external ionizing radiation from such radiation. The protection effect is achieved by placing circuit elements in the inner region of a massive magnetic core made, as a rule, of alloys or oxides of iron, nickel or cobalt.

Еще одним признаком, отличающим предлагаемое решение от прототипа, является следующее. В прототипе установлена одна специальная восстановительная вторичная обмотка, обеспечивающая возвращение рабочей точки по характеристике намагничивания магнитного сердечника в исходное положение после возбуждения импульсного магнитного потока одного направления (выходные импульсы модулятора - однополярные). По этой обмотке пропускается постоянный ток противоположного импульсному току направления, и она охватывает все элементы магнитного сердечника.Another feature that distinguishes the proposed solution from the prototype is the following. The prototype has one special recovery secondary winding, which ensures the return of the operating point according to the magnetization characteristic of the magnetic core to its original position after excitation of a pulsed magnetic flux in one direction (the output pulses of the modulator are unipolar). A constant current opposite the pulse current direction is passed through this winding, and it covers all the elements of the magnetic core.

В прелагаемом модуляторе таких обмоток несколько - по одной на каждый элемент магнитного сердечника. При этом каждая из этих вторичных обмоток охватывает только один элемент магнитного сердечника, расположенный в данном модуле. Положительный технический эффект от такого решения состоит в том, что при работе модулятора с достаточно короткими (порядка сотен наносекунд) импульсами, количество витков в первичных обмотках может оказаться достаточно низким, вплоть до одного витка (см. прототип). В прототипе возбуждаемое в рассматриваемой вторичной обмотке импульсное напряжение будет в К раз больше, чем в первичных обмотках, где К - число элементов магнитного сердечника в модуляторе. Высокое импульсное напряжение в восстановительной обмотке может привести к пробою диодов питающего обмотку выпрямителя. В прототипе поступление высокого напряжения на выпрямитель блокируется последовательно включенным дросселем. Установка восстановительных обмоток по одной в каждый элемент магнитного сердечника обеспечивает более низкий уровень напряжения, возникающего в них (не более чем в основных первичных обмотках), и позволяет обойтись без массивного высоковольтного дросселя.In the proposed modulator there are several such windings - one for each element of the magnetic core. Moreover, each of these secondary windings covers only one element of the magnetic core located in this module. A positive technical effect of this solution is that when the modulator is operated with rather short pulses (of the order of hundreds of nanoseconds), the number of turns in the primary windings may turn out to be quite low, up to one turn (see prototype). In the prototype, the pulse voltage excited in the secondary winding under consideration will be K times greater than in the primary windings, where K is the number of magnetic core elements in the modulator. High surge voltage in the recovery winding can lead to breakdown of the diodes supplying the rectifier winding. In the prototype, the supply of high voltage to the rectifier is blocked by a series-connected inductor. The installation of restoration windings one in each element of the magnetic core provides a lower level of voltage arising in them (no more than in the main primary windings), and allows you to do without a massive high-voltage inductor.

Схематическое изображение конструкции заявляемого модулятора представлено на фиг.4. На чертеже изображен фрагмент модулятора, состоящий из двух модулей А и Б. Цифрами обозначены: 1 - элементы магнитного сердечника (показаны разрезанными пополам вдоль оси симметрии для отображения внутреннего объема); 2 - элементы электрической схемы формирователя импульсов; 3 - печатные платы; 4 - проводник вторичной обмотки.A schematic representation of the design of the inventive modulator is presented in figure 4. The drawing shows a fragment of a modulator, consisting of two modules A and B. The numbers denote: 1 - elements of the magnetic core (shown cut in half along the axis of symmetry to display the internal volume); 2 - elements of the electrical circuit of the pulse shaper; 3 - printed circuit boards; 4 - conductor of the secondary winding.

На фиг.5 показано схематическое расположение обмоток, состоящих каждая из одного витка на двух элементах магнитного сердечника А и Б, входящих в разные модули. Цифрами обозначены: 1 - выводы первичной обмотки модуля А; 2 - выводы восстанавливающей обмотки модуля А; 3 - выводы первичной обмотки модуля Б; 4 - выводы восстанавливающей обмотки модуля Б; 5 - выводы вторичной обмотки.Figure 5 shows a schematic arrangement of the windings, each consisting of one coil on two elements of the magnetic core A and B, included in different modules. The numbers denote: 1 - conclusions of the primary winding of module A; 2 - conclusions of the recovery winding of module A; 3 - conclusions of the primary winding of module B; 4 - conclusions of the recovery winding of module B; 5 - conclusions of the secondary winding.

Устройство работает следующим образом. Каждая из первичных обмоток питается своим формирователем импульсов. Токи в первичных обмотках всех модулей имеют одно и то же направление (показано на фиг.5 стрелками). Все формирователи импульсов управляются от одного задающего генератора импульсов, и поэтому токи в первичных обмотках совпадают во времени. Возбуждаемые первичными обмотками в элементах магнитного сердечника магнитные потоки для вторичной обмотки складываются. Поэтому импульсное напряжение на выводах вторичной обмотки UB составит величину, равнуюThe device operates as follows. Each of the primary windings is powered by its own pulse shaper. The currents in the primary windings of all modules have the same direction (shown in Fig. 5 by arrows). All pulse shapers are controlled from one master pulse generator, and therefore the currents in the primary windings coincide in time. Excited by the primary windings in the elements of the magnetic core, the magnetic fluxes for the secondary winding are added. Therefore, the pulse voltage at the terminals of the secondary winding U B will be equal to

UB=K*NB/NП,U B = K * N B / N P ,

где К - число модулей в модуляторе (все модули одинаковые), NB - число витков во вторичной обмотке, NП - число витков в первичной обмотке одного модуля.where K is the number of modules in the modulator (all modules are the same), N B is the number of turns in the secondary winding, N P is the number of turns in the primary winding of one module.

Все восстанавливающие обмотки питаются от источника постоянного напряжения. Токи в этих обмотках также имеют одно и тоже направление во всех модулях, но это направление противоположно направлению токов в первичных обмотках. Это обеспечивает возвращение рабочей точки магнитного сердечника в исходное положение после прохождения импульса.All recovery windings are powered by a constant voltage source. The currents in these windings also have the same direction in all modules, but this direction is opposite to the direction of currents in the primary windings. This ensures that the working point of the magnetic core returns to its original position after the passage of the pulse.

Таким образом, предлагаемый импульсный твердотельный модулятор характеризуется следующими преимуществами по сравнению с прототипом.Thus, the proposed pulsed solid-state modulator is characterized by the following advantages compared to the prototype.

1. Реализует универсальную конструкцию, обеспечивающую возможность создания параметрического ряда устройств на различные рабочие напряжения на базе одних и тех же модулей.1. Implements a universal design that provides the ability to create a parametric series of devices for different operating voltages based on the same modules.

2. Обеспечивает защиту активных элементов схемы от ионизирующего излучения за счет функциональных узлов конструкции без использования дополнительных деталей.2. Provides protection of the active elements of the circuit from ionizing radiation due to the functional components of the structure without the use of additional parts.

3. Обеспечивает функционирование практически всех элементов схемы модулятора, за исключением вторичной обмотки, при сравнительно низких напряжениях, что позволяет снизить размеры и массу устройства, а также повысить его надежность.3. Ensures the operation of almost all elements of the modulator circuit, with the exception of the secondary winding, at relatively low voltages, which reduces the size and weight of the device, as well as increase its reliability.

ЛитератураLiterature

1. Вамберский М.В. и др. Передающие устройства СВЧ: Учебное пособие для радиотехнич. спец. вузов. /Вамберский М.В., Казанцев В.И., Шелухин С.А.; под ред. М.В.Вамберского. - М.: Высш. шк., 1984.1. Vambersky M.V. and other microwave transmitting devices: a manual for radio engineering. specialist. universities. / Vambersky M.V., Kazantsev V.I., Shelukhin S.A .; under the editorship of M.V. Vambersky. - M .: Higher. school., 1984.

2. High-Power Modulator. US Patent 1995/ 5444610.2. High-Power Modulator. US Patent 1995/5444610.

3. Power Modulator. US Patent 1999/ 5905646.3. Power Modulator. US Patent 1999/5905646.

Claims (2)

1. Импульсный твердотельный модулятор, содержащий импульсный трансформатор с магнитным сердечником из нескольких одинаковых элементов с замкнутыми магнитопроводами, каждый элемент магнитного сердечника снабжен, по крайней мере, одной первичной обмоткой, охватывающей только этот элемент, трансформатор снабжен, по крайней мере, одной вторичной обмоткой, охватывающей все элементы магнитного сердечника, все первичные обмотки одним выводом подключены к общему заземленному проводнику, а вторым каждая независимо от других к отдельному формирователю импульсов, который включает в себя электронный твердотельный ключ, например полевой транзистор с изолированным затвором, подключенный к накопительному конденсатору, соединенному с источником постоянного напряжения управляющие электроды всех ключей соединены с выходом задающего генератора импульсов, вторичная обмотка своими выводами подключена к нагрузке, все элементы магнитного сердечника собраны в пакет, плоскостями параллельно друг другу с совпадением расположения окон в магнитопроводах, а вторичная обмотка располагается в центрах окон магнитопроводов, отличающийся тем, что элементы схемы каждого формирователя импульсов располагаются на печатной плате внутри окна в магнитопроводе соответствующего элемента магнитного сердечника.1. Pulse solid-state modulator, containing a pulse transformer with a magnetic core of several identical elements with closed magnetic circuits, each element of the magnetic core is equipped with at least one primary winding, covering only this element, the transformer is equipped with at least one secondary winding, covering all the elements of the magnetic core, all the primary windings are connected with a single output to a common grounded conductor, and each second independently of the others to a separate form pulse generator, which includes an electronic solid-state switch, for example, an insulated gate field effect transistor connected to a storage capacitor connected to a constant voltage source, the control electrodes of all keys are connected to the output of the master pulse generator, the secondary winding is connected to the load by its terminals, all the elements of the magnetic the core are assembled in a package, planes parallel to each other with the coincidence of the location of the windows in the magnetic cores, and the secondary winding is located tsya windows at the centers of the magnetic cores, characterized in that the circuit elements of each of the pulse are arranged on the circuit board inside the corresponding window in the yoke of the magnetic core element. 2. Импульсный твердотельный модулятор по пункту 1, отличающийся тем, что каждый элемент магнитного сердечника снабжен второй первичной обмоткой, подключенной к источнику постоянного тока. 2. Pulse solid-state modulator according to paragraph 1, characterized in that each element of the magnetic core is equipped with a second primary winding connected to a constant current source.
RU2010102127/07A 2010-01-26 2010-01-26 Pulse solid modulator RU2408135C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010102127/07A RU2408135C1 (en) 2010-01-26 2010-01-26 Pulse solid modulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010102127/07A RU2408135C1 (en) 2010-01-26 2010-01-26 Pulse solid modulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2408135C1 true RU2408135C1 (en) 2010-12-27

Family

ID=44055915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010102127/07A RU2408135C1 (en) 2010-01-26 2010-01-26 Pulse solid modulator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2408135C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2624098C1 (en) * 2016-01-12 2017-06-30 Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры" (АО "ВНИИРА") Pulse transmitter modulator
RU200384U1 (en) * 2019-06-10 2020-10-21 Общество с ограниченной ответственностью "АЕДОН" Low Power Pulse Transformer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2624098C1 (en) * 2016-01-12 2017-06-30 Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Всероссийский научно-исследовательский институт радиоаппаратуры" (АО "ВНИИРА") Pulse transmitter modulator
RU200384U1 (en) * 2019-06-10 2020-10-21 Общество с ограниченной ответственностью "АЕДОН" Low Power Pulse Transformer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10631395B2 (en) Inductively coupled pulsed RF voltage multiplier
EP1554801B8 (en) Power modulator
KR20240028538A (en) Efficient energy recovery in a nanosecond pulser circuit
US6359424B2 (en) Switching circuit for generating pulsed power
US6900557B1 (en) High power modulator
EP0947048A1 (en) Power modulator
RU2408135C1 (en) Pulse solid modulator
Malashin et al. High-voltage solid-state switches for microsecond pulse power
Jo et al. MOSFET gate driver circuit design for high repetitive (200 kHz) high voltage (10 kV) solid-state pulsed-power modulator
US10411481B2 (en) Device and method for generating a high voltage pulse
KR20180004566A (en) Switching circuit for pulse power supply
US9927638B2 (en) Operating a pockels cell
EP3563473B1 (en) Electrical pulse generating module with storage capacitor, freewheeling diode and transformer reset during charging
KR100931844B1 (en) Method and apparatus for generating square wave pulse using Max generator
Cassel The evolution of pulsed modulators from the Marx generator to the Solid State Marx modulator and beyond
Wang et al. The development of all solid-state multi-turn linear transformer driver
US20140111284A1 (en) Compensation schemes for the voltage droop of solid-state marx modulators
US20150255948A1 (en) Laser excitation pulsing system
KR102616237B1 (en) Pulse power supply
US4042837A (en) Short pulse solid state-magnetic modulator for magnetron transmitter
Gertsman et al. All solid state, ultra-fast turn-on time, compact Marx generator
KR100581490B1 (en) System for driving high power switching system
Burkhart et al. Pulsed Power Engineering Advanced Topologies
Yeckel et al. Experimental analysis of a solid-state Marx topology utilizing a boost regulator circuit to generate millisecond pulses with low droop
Cassel et al. SLAC klystrons modulators

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120127