SU1040478A1 - Стабилизатор импульсного напр жени - Google Patents

Abstract

СТАБИЛИЗАТОР ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий входные клеммы , одна из которых, плюсова , через зар дный дроссель подключена к аноду зар дного диода, катод которого подключен к первому выводу коммутирующего элемента и выводу основного емкостного накопител  второй вывод которого подсоединен к первому Ьыводу дл  подключени  на- / грузки, включенный между общей шиной и катодом зар дного диода jse-. зистивный делитель напр жени , сред-, НИИ вывод которого подключен к входу порогового элемента, соединенного выходом с управл ющим электродом регулирующего тиристора, соединенно- го катодом с общей шиной. и с вторым выводом коммутирующего элемента , накопительный конденсатор, перва  обкладка которого соединена с минусовой входной клеммой, элемент задержки , возвратный диод, катод которого подключен к аноду зар дного . диода, дополнительный коммутирующий элемент, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности стабилизации выходного импульс ногсэ напр жени  в расширенном в сторону увеличени  диапазоне частот следовани  импульсов с одновременным повышением надежности, в стабилизатор введены разр дный диод, разделительный диод, логический элемент ИЛИ и дроссель, при этом разр дный диод зашунтирован резистором и включен в провод щем направлении между, общей. шиной и вторым выводом дл  подключени  нагрузки, соединенным с одним из входов логического элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с уп (Л равл ющим электродом разр дного коммутирующего элемента и входом запуска стабилизатора через элемент задержки , втора  обкладка накопительного конденсатора через заведенный дроссель соединена с анодом возвратного диода и с катодом разделительного диода, анод которого соединен с общей шиной, анод регулирующего тиристора соединен с анрдом зар дного диода, а между общей шиной и минусовой клеммой силовыми выводами 4; включен введенный дополнительный ком нутирующий элемент, управл ющий 41 вход которого через введенный разде00 лительный трансформатор соединен с выходом логического элемента ИЛИ.

Description

Изобретение относитс  к электро .технике и может быть применено преимущественно дл  получени  электрических импульсов стабильной амплитуды , подаваемых на внешнюю нагрузк например магнетронный генератор СВЧ в установке дл  сварки пластмассовы изделий, а .также в передатчиках СВЧ В технологическом оборудовании дл термической обработки пластмасс в СВЧ электрическом поле известны ген раторы стабильного импульсного напр жени  с разр дом линии .формировани  дл  питани , например, мощных магне ронных- генераторов СВЧ.В генераторах обеспечиваетс  возврат, избыточ ной энергии в источник питани  или накопитель дл  повышени  КПД С.1 1 и 2. Недостаток устройства - невысока точность стабилизации амплитуды импульсов, а также ограничение максимальной частоты их следовани . В р де случаев отсутствует -защита устройства при потере управл емости рег лирующего тиристора и/или разр дного коммутирующего элемента. В другом устройстве передача из быточной энергии из зар дного дроссел  в процессе стабилизации происходит в источник питани , что замет но ограничивает максимальную величи ну частоты следовани  импульсов. Это ограничивает возможности применени  устройства. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  импульсный модул тор со стабилизацией амплитуды импульсов содержащий входные клеммы, последовательно соединенные зар дный дроссель , и зар дный диод, генератор импульсов . Генератор содержит разр дный коммутирующий элемент, например тиратрон, зашунтированный последовательно соединенными основным емкостньм накопителем энергии и нагрузкой , причем катод тиратрона соединен с общей шиной и минусом источника питани . Точка соединени  анода тиратрона с накопителем  вл етс  входом генератора .импульсов. . Параллельно входу генератора вклю чен резистивный делитель напр жени  средний вьюод которого (выход делител  ) через пороговый элемент соединен с управл ющим электродом регулирующего тиристора. Его катод соединен с общей шиной, а анод - с одним из крайних выводов дополнительной обмотки дроссел . Накопительный конденсатор включен между общей шиной и средним выводом дополнительной обмотки. Второй крайний вЕлвод этой обмотки -соединен с катодо дополнительного коммутирующего элемента на тиристоре, анод которого соединен с общей шиной Управл ющий электрод дополнительного коммутирующего тиристора через элемент задержки соединен с управл ющим электродом регулирующего тиристора . С анодом зар дного диода соединен катод возвратного диода, анод которого соединен с общей/шиной. При сбо х в работе устройства задержки или при воздействии наводок может происходить одновременное отпирание тиристоров, что вызывает потерю их управл емости, закорачивание зар дного дроссел  и вследствие этого возникновение аварийного режима короткого замыкани  источника. То же может произойти в случае, когда на сетку коммутирующего тиратрона поступают импульсы запуска в моменты времени, предшествующие окончанию зар да накопител . При этом тиратрон не выключаетс - ( тер ет управл емость ) после разр да линии, так как ток через него поддерживаетс  за счет энергии, накопленной в дросселе. . На точность стабилизации импульсного напр жени  вли ет энерги , накопленна  в индуктивности рассе ни  зар дного дроссел  к моменту включени  регулирующего тиристора. В этих услови х в упом нутой ИН-. дуктивности рассе ни  возникает перепад ЭДС самоиндукции, задерживающей запирание зар дного диода на некоторое врем  Т после того, как включитс  дополнительный коммутирующий тиристор. Основна  обмот ка зар дного дроссел  в это врем  зашунтирована через половину дополнительной обмотки и тиристор накопительным конденсатором. Поэтому в течение указанного промежутка времени через индуктивность рассе ни  и открытый зар дный диод происходит разр д накопител , что и вызывает снижение точности стабилизации . Врем ,необходимое дл  передачи энергии из накопительного конденсатора в источник питани , обусловливает снижение максимальной частоты, следовани  импульсов З . Недостатки известного устройства состо т в невысокой точности стабилизации выходного импульсного напр жени , в ограниченном диапазоне частот следовани  импульсов, а также в недостаточной надежности, прк потере управл емости регулирующего тиристора и/или коммутирующего элемента . Цель изобретени  - повышение точности стабилизации выходного импульсного напр жени  в расширением в сторону увеличени  диапазоне частот следовани  импульсов с одновременным повышением надежности путем защиты устройства при потере управл емости

регулирующего тиристора и/или коммутирующего элемента.

Поставленна  цель достигаетс  тем,что в стабилизаторе импульсного напр жени , еодержащем входные клеммы, одна из которых, плюсова , через зар дный дроссель подключена к аноду зар дного диода, катод которого подключен к первому выводу коммутирующего элемента и .выводу основного емкостного накопител , второй вывод которого подсоединен к первому выводу дл  подключени  нагрузки , включенный между общей шиной и катодом зар дного диода реэистивный делитель напр жени , среднийвывод б, например, тиристора, к аноду которого присоединены включенные последовательно основной емкостныйнакопитель 7 (например, в виде линии формировани ) и нагрузка 8. Катод тиристорЪ 6 соединен с общей шиной. Параллельно тиристору 6 вкл чен резистивный делитель 9 напр жени . ЕГО средний вывод (выход делител  ) через пороговый элемент 10 соединен с управл ющим электродом регулирующего тиристора 11, катод которого соединен с общей шиной.- . Перва  обкладка накопительного конденсатора 12 соединена с минусом источника 1. Имеетс  также дополнительный коммутирующий элемент 13 в виде транзистора, коллектор которого соединен с общей шиной, элемент 14 задержки и возвратный диод 15, катод которого соединен с объединенным вьгаодом зар дного дроссел  3 и анода диода 4.

В стабилизатор введены разр дный диод 16, зашунтированный резистором 17, разделительный диод 1&, логический элемент ИЛИ 19 и дроссель 20,

При этом диод 16 включен в провод щем направлении между общей шиной и соединенными между собой водами нагрузки 8 и первого вход элемента ИЛИ 19, второй вход которого соединен с управл ющим электродом тиристора 6 через элемент 14 задержки. Втора  обкладка конденсатора 12 через дроссель 20 соединена с выводами анода диода 15 и катода диода 18, анод которого соединен с общей шиной.

Анод тиристора 11 соединен с анодом диода 4. Эмиттер транзистора 13 соединен с минусом источника. 1, а база св зана с выходом элемента ИЛИ 19, например, через разделительный трансформатор 21 (.возможно использование оптоэлектронного элемента св зи, обеспечивающего гальваническую разв зку К

Стабилизатор работает следующим образом.

Импульс запуска Е{, (.Фиг. 2 а) задерживаетс  на врем  Т-, в элементе 14 задержки и через элемент ИЛИ 19 и ТЕ ансформатор 21 поступает в виде импульса (ФК1. 25) на базу транзистора 13. Этот транзистор от пираетс  ,и через него, источник 1 питани , дроссель 3, диод 4, цепь нагрузки В и низкоомный резистор 17 начинаетс  резонансный зар д основного накопител  7 (при этом предполагаетс , что загрузка 8,например

0 магнетрон, подключена между накопителем 7 и резистором 17 через согласующий импульсный трансформатор, а задержка времени Т превышает д.пительность Э Выходных импульсов (фиг. 2 5 , е. Падение напр ;хени 

5 Ц,.,(фиг. 2 ) на резисторе 17, образующеес  в результате протекани  через него зар дного тока накопител  7, через элемент ИЛИ 1,9 и трансформатор 21 прикладываетс  к базе

0 которого подключ:ен к входу порогового элемента, соединенного выходс 1 с управл ющим электродом регулирующего тиристора, соединенного катодом с общей шиной и с вторым выводом ком5 мутирук цего элемента, накопительный конденсатор, перва  обкладка которого соединена с минусовой входной клеммой, элемент задержки, возвратный диод, катод которого подключен

0 к аноду зар дного диода, дополнительный коммутирующий элемент, введены разр дный диод, разделительный диод, логический элемент ИЛИ и дроссель , при этом разр дный диод зашун5 тирован резистором и включен в провод щем направлении между общей шиной и вторым выводом дл  подключени  нагрузки , соединенным с одним из входов логического элемента ИЛИ, второй

0 вход которого соединен с управл ющим электродом разр дного коммутирующего элемента и с входом запуска ста билизатора через элемент задержки, втора  обкладка накопительного кон

5 денсатора через введенный дроссель соединена с анодом возвратного диода и с катодом разделительного диода, анод которого соединен с общей шиной анод регулирующего тиристора соединен с анодом зар дного диода, а меж0 ду общей шиной и минусовой клеммой силовыми выводами включен введенный дополнительный коммутирующий элемент управл ющий вход которого через введенный разделительный трансформа5 тор соединен с выходом логического элемента ИЛИ.

Благодар  введенным элементом и св з м между ними обеспечиваетс 

0

повышение- точности стабилизации выходного импульсного напр жени  в расширенном (в сторону увеличени ; диапазоне частот следовани  импульсов вследствие того, что анод зар дного диода через регулирующий

тиристор соедин етс  с общей шиной, а энерги  из накопительного конденсатора передаетс  в основной накопитель во врем  его зар да от источника питани . Одновременно обеспечиваетс  защита при потере управ- л емости регулирующего тиристора и/или разр дного коммутирующего элемента путем разрыва цепи зар да основного накопител  по посто н-. ааму току. Это обеспечивает как ограничение величины тока короткого замыкани , так и запирайие потер вших управл емость тиристоров.

На фиг. 1 показана принципиальна электрическа  схема стабилизатора импульсного, напр жени ; на фиг. 2 эпюры напр жений на элементах устройства .

Стабилизатор (фиг. i) содержит источник 1 питани , зашунтированный конденсатором 2 фильтра. К njuoc источника 1 через зар 4гчый дроссель 3 подключен анод зар дного диода 4. К катоду диода 4 подключен вход генератора 5 импульсов, в составе разр дного кс 1мутирук цего элемента транзистора 13 и удерживает его в открытом состо нии после окончани  импульса Е з{фиг. 2 5, в).

Как только напр жение .Е- на накопителе 7 в процессе зар да достигает заданного уровн Е-,„о„(фиг. 2) , несколько меньшего, чем удвоенное напр жение источника 1 питани , происходит срабатывание порогового элемента 10 под действием сигнала, поступающего на его вход от средней точки делител  9 напр жени . Выходным импульсом порогового элемента 10 отпираетс  тиристор 11, пр этом напр жение его аноде и напр жение на аноде диода 14 спадает практически до нул  (фиг. 2Э). Благрдар  этому диод 4 надежнр запираетс  и дальнейший зар д накопител  7 прекращаетс . Напр жение ЕТ на нем таким образом фиксируетс  на заданном номинальном уровне E-, const (фиг. 2 в). Напр жение и на резисторе 17 в момент отпирани  тиристорй. 11 обращаетс  в нуль, что выэьюает запирание транзистора 13 (фиг. 2в), После этого от источника 1 череэ дроссель 3, тиристор 1 диод 18 и дроссель 20 начинаетс  резонансный зар д конденсатора 12 (напр жение Е-,2 - зар да 2 ) , При этом энерги , запасенна  в индуктивности рассе ни  дроссел  3, передаетс  в источник 1. В результате повышаетс  точность стабилизации напр жени  на накопителе 7 по сравнению с прототипом.

После достижени  мгшсимума напр жение на конденсаторе 12 тиристор 11 запираетс , так как в этот момент ток через конденсатор 12

стремитс  изменить свое направление (фиг, 2 г). Цепь зар да основного накопител  7 оказываетс , таким.образом , разомкнутой по посто нному току . . - При поступлении очередного импульса запуска Е( (фиг. 2 а ) на упргшл ющий электрод тиристора6 через него и диод 16 происходит разр д накопител  7 и формирование выходного импульса со стабильной амплитудой

Ug (фиг. 2е) на нагрузке 8.

Напр жение на накопителе к концу импульса становитс  равным нулю и тиристор6 запираетс . Затем импульс

5 запуска после задержки на врем  Тв элементе 14 через элемент ИЛИ 19 и трансформатор 21 поступает в виде импульса базу транзистора 13. Врем  задержки Т элементе 14 должно быть не меньшим, чем длительность J выходного импульса на нагрузке 8 (фиг.. 2а, 5, е.

Энерги , запасенна  в конденсаторе 12, через дроссель 20, диод 15

5 и открытый транзистор 13 передаетс  в накопитель 7 (отрицательные импульсы тока фиг. 2 г). Практически одновременно протекает и процесс зар - да.накопител  7 от источника 1 через

Q дроссель 3, диод 4, нагрузку 8 и

транзистор 13. .Благодар  этому достигаетс  расширение диапазона частот следовани  импульсов по сравнению с . прототипом, где процесс передачи энергии из конденсатора 12 в источник 1 происходит после окончани  зар да накопител  7, а тиристор , 6 запускаетс  только после окончани  процесса передачи энергии.

При потере управл емости у тирис

0 тора 6 (например, при подаче импульса запуска в момент времени, предшествующий окончанию зар да основного накопител  7) зар д накопител  7 прекращаетс , падение напр жени  на резисторе 17 обращаетс  в нуль и транзистор 13 запираетс . В результате цепь зар да оказывает- с  разомкнутой по посто нному току, ток тиристора б замыкаетс  через эле

Q менты 18, 20 и 12. После окончани  зар да конденсатора 12 тиристор б запираетс . Благодар  этому обеспечиваетс  защита модул тора от короткого замыкани .

Аналогично обеспечиваетс  защита при потере управл емости у тиристора 11, котора  может произойти, например , под действием наводок по j цепи его управл ющего электрода.

0 Таким образом, положительный тех- нический эффект от применени  предлагаемого устройства состоит в повышении точности стабилизации выходного импульсного напр жени  с о новременньш расширением диапазона

Claims (1)

1. СТАБИЛИЗАТОР ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий входные клеммы, одна из которых, плюсовая, через зарядный дроссель подключена к аноду зарядного диода, катод которого подключен к первому выводу коммутирующего элемента и выводу основного емкостного накопителя второй вывод которого подсоединен к первому Ныводу для подключения нагрузки, включенный между общей шиной и катодом зарядного диода резистивный делитель напряжения, сред-, ний вывод которого подключен к входу’ порогового элемента, соединенного выходом с управляющим электродом регулирующего тиристора, соединенно-, го катодом с общей шиной и с вторым выводом коммутирующего элемента, накопительный конденсатор, первая обкладка которого соединена с минусовой входной клеммой, элемент задержки, возвратный диод, катод кото- рого подключен к аноду зарядного (диода, дополнительный коммутирующий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации выходного импульсного напряжения в расширенном в сторону увеличения диапазоне частот следования импульсов с одновременным повышением надежности, в стабилизатор введены разрядный диод, разделительный диод, логический элемент ИЛИ и дроссель, при этом разрядный диод зашунтирован резистором и включен в проводящем направлении между, общей. шиной и вторым выводом для подключения нагрузки, соединенным с одним из входов логического элемента ИЛИ, второй вход которого с.оединен с управляющим электродом разрядного коммутирующего элемента и входом запуска стабилизатора через элемент задержки, вторая обкладка накопительного конденсатора через введенный дроссель соединена с анодом возвратного диода и с катодом разделительного диода, анод которого соединен с общей шиной, анод регулирующего тиристора соединен с анодом зарядного диода, а между общей шиной и минусовой клеммой силовыми выводами включен введенный дополнительный коммутирующий элемент, управляющий вход которого через введенный разделительный трансформатор соединен с выходом логического элемента ИЛИ.

   ,., SU ,1040478