SU765999A1 - Импульсный модул тор - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к импульсной технике и может найти применение преимущественно в импульсных передатчиках СВЧ дл  радиолокации и в установ-с как дл  ускорени  зар женных частиц.

Известен импульсный модул тор, содержащий источник посто нного напр жени , зар дный конденсатор, повышающий трансформатор, параллельно вто- 10 ричной обмотке которого подключены коммутирующий элемент, лини  формировани  и нагрузка, генератор пусковых импульсов, подмодул тор и элемент задержки , включенный между генератором запускающих импульсов и подмодул тором , причем к выводам первичной обмотки повышающего трансформатора под ключены тиристоры,управл ющие электроды которых соединены с генератором 20 управл ющих импульсов,вход запуска которого соединен-с генератором пусковых импульсов,при этом анод одного тиристора подключен к положительному полюсу источника питани ,а катод дру-21 гого - к его отрицательному полюсу, причем зар дный конденсатор образован из двух последовательно соединенных конденсаторов,каждый из которых включен между средней точкой первичной ЗО

обмотки повышающего трансформатора и выводами источника питани  Ij .

Недостаток известного импульсного модул тора заключаетс  в низкой стабильности амплитуды выходных импульсов .

Известен также импульсный модул тор , содержащий зар дный трансформатор , первична  обмотка которого и дополнительна  через диод подключены к источнику питани , а вторична  через последовательно соединенные зар дные диод и дроссель к входу линии, формировани , включенной параллельно вторичной обмотке зар дного трансформатора , последовательно соединенные нагрузку с коммутирующим элементом, подключенные параллельно линии формировани , ключевой элемент, включенный между первичной обмоткой и общей шиной и диод, подключенный катодом к входу зар дного дроссел , а анодом к общей шине 2 .

Недостатком этого модул тора также  вл етс  низка  стабильность амплитуды выходных импульсов.

Цель изобретени  - повышение стабильности амплитуды выходных импульсов .

Поставленна  цель достигаетс  тем что в импульсный модул тор, содержащий зар дный трансформатор, первична  обмотка которого непосредственно и дополнительна  через диод подключены первыми выводами к источнику питани , а параллельно вторичной обмотке подключены последовательно соединенные |ар дные диод и дроссель, лини  формировани , нагрузка и коммутирующий элемент, а также ключевой транзистор, включенный между вторым выводом первичной обмотки и общей шиной, и диод , подключенный катодом к входу зар дного дроссел , а анодом - к общей шине, введены делитель напр жени , подключенный параллельно источнику питани , последовательно соединенные перемножитель напр жений, интегрирующа  цепь и элемент сравнени , а также инвертирующий усилитель, состо щий из транзистора и нагрузочного резистора , соединенных с источником посто нного напр 5)ени , и подключенный входом к выходу элемента сравнени , двухполупериодный выпр митель, пороговый элемент, элемент задержки, включенный между управл гацим электродом коммутирующего элемента и анодом разделительного диода, а зар дный дроссель снабжен двум  дополнительными обмотками, причем перва  из них подключена к входам перемножител  напр жений и первым выводом - к выходу делител  напр жени , а-втора  - к одной из диагоналей двухполупериодного выпр мител , подключенного другой диагональю к выходу инвертирующего усилител  и входу порогового элемента, выход которого соединен с управл ющим входом ключевого транзистора и катодом разделительного диода.

На фиг. 1 показана функциональна  схема импульсного модул тора; на фиг 2 -эпюры напр жении на элементах схемы.

Импульсный модул тор содержит зар дный трансформатор 1, первична  обмотка 2 которого через ключевой транзистор 3 присоединена к выходу внешнего источника питани  посто нного тока с напр жением E. Дополнительна  обмотка 4 трансформатора 1 подключена к томуже источнику через диод 5. Ко вторичной обмотке б зар дного трансформатора 1 подключены соединенные последовательно зар дный диод 7, зар дный дроссель 8 и лини  формировани  9. Последн   зашунтирована соединенными последовательно разр дным коммутирующим элементом 10 (например, тиристором) и нагрузкой 11 Объединенный вывод зар дного диода 7 и дроссел  8 подключен к общей шине через диод 12.

Кроме того, в модул тор дополнительно введены делитель напр жени  13 шунтирующий выход внешнего источника питани , перемножитель напр жений 14,

интегрирующа  цепь 15 (например, RCЦепь ), элемент сравнени  16, а также инвертирующий усилитель 17 в составе транзистора 18, источника посто нного напр жени  19 и нагрузочного резистора 20, двухполупериодный выпр митель 21, пороговый элемент 22 (например, триггер Шмидта), элемент задержки 23 и разделительный диод 24. Зар дный дроссель 8 снабжен двум  дополнительными обмотками 25 и 26. Элементы 1326 в совокупности представл ют собой устройство управлени .

Первый вход перемножител  14 соединен с делителем напр жени  13 и с первой дополнительной обмоткой 25 зар дного дроссел  8, к другому концу которой подключен второй вход перемножител  14. Обмотка 25 включена согласно по отношению к основной обмотке дроссел  8. К выходу перемножител  14 через соединенные последовательно интегрирующую цепь 15 и устройство сравнени  16 подключен вход инвертирующего усилител  17. Его выход (резистор 20) соединен с минусом двухполупериодного выпр мител  21, плюсовой выход которого соединен с входом порогового элемента 22. Выход последнего соединен с базой ключевого транзистора 3. Вход выпр мител  21 подключен к второй дополнительной обмотке 26 .дроссел  8.

Управл ющий электрод коммутирующего элемента 10 подключен через соединенные последовательно элемент задержки 23 и разделительный диод 24 к базе ключевого транзистора 3.

Импульсный модул тор работает следующим образом.

При подаче импульса запуска через элемент задержки 23 и разделительный диод 24 от внешнего источника на ключевого транзистора 3 через обмотки 2 и 6 зар дного трансформатора 1, зар дный диод 7 и зар дный дроссель 8 начинаетс  протекание тока 5 нар да 3 линии формировани  9. Задержка td /.CZjj, создаваема  элементом задержки 23, выбираетс  не мень о шей, чем врем  выключени  коммутирующего элемента 10. Этим предотвращаетс  возможность его повторного включег ни  во врем  следующего цикла зар да 1лг:нии формировател  9.Одновременно на зар дном дросселе 8 по вл етс  напр жение U i. (см. фиг. 2,а);

Ut.(t) -Есо5 SZgt, (1) где „ ,-,-;:г-1 резонансна 

частота зар дной цепи,

Сд - соответственно индуктив ность зар дного дроссел  8 и емкость линии

формировани 

9.

(При этом предполагаетс  что потери зар дной цепи пренебрежимо малы, начальные услови  в реактивност х хемы нулевые). Положительное напр $ние UB (см. фиг.,2,в) от выхода вухполупериодного выпр мител  21,под люченного к второй дополнительной 5 бмотке 26, складываетс  гшгебраичеси с отрицательным напр жением ёд ,суествующем на нагрузочном резисторе 20 инвертирующего усилител  17.Результирующее напр жение Jp Чц (см. фиг. 2,с) поступает на вход поогового элемента 22. Напр жение U на его выходе имеет вид пары пр могольных положительных импульсов (см фиг. 2,d). Первый из этих импульсов, tS имеющий длительность t /ftg, , поступает на базу ключевого транзистора 3. и удерживает его в состо нии насыщении. После окончани  импульса ключевой транзистор 3 запираетс , но 20 протекание тока зар да 1 не прекращаетс , так как в этот момент времени t, О запас энергии W j в магнитном поле сердечника зар дного дроссел  8 не равен нулю 25

V,(,(,)2

1 будет продолжать проходить 30 через диод 12 в течение интервала

,,Запас энергии в магнитном поле сердечника трансформатора в момент ,;. t /522, запирани  ключевого транг зистора 3 также не равен нулю. Эта , энерги  возвращаетс  во внешний источник питани  через дополнительную обмотку 4 зар дного трансформатора 1 и диод 5.40

Спуст  некоторое врем  t + 2 в силу изменени  знака напр жени  Ui, вновь по вл етс  напр жение Up и по вл етс  второй импульс и который в течение некоторого интервала вре- 45 мени t « Ь ISI- (в общем случае не равного t f) удерживает ключевой транзистор 3 в состо нии насыщени . Зар д линии формировани  9 в течение интервала времени tj S/ йдИродол- JQ жаетс  . Момент перехода напр жени  U| через нуль смещаетс  на угол ср.

Результирующа  длительность .процесса зар да будет определ тьс  фазовым углом Ь , ,г

Напр жение Цд, до которого зар дит-- с  лини  формирован  9, будет в этих услови х определ тьс  длительностью t и t J пребывани  ключевого транзистора 3 в состо нии насыщени . Регулировать длительность импульсов 60 t тл t можно путем изменени  .напр жени  EQ.

. Стабилизаци  напр жени  Од и г1мплитуды импульсов Ujj возможна путем поддержани  посто нства суммарного 65

запаса энергии W в реактивност х ар дной цепи модул тора

Wj W, + W con&t, (3) где W Сдис/2,Uj; напр жение на линии форми:ровани  ключевого транзистора 3.

Если вс  энерги  W будет передана в линию Формировани  9, то напр жение на ней станет после этого равным Uc ид, W. о и

и г 11 / -)

W

С.)

Откуда

U,H2W,/C,.

(5)

Величину можно определить (при нулевых начальных услови х в L и Сд и пренебрежимо малых потер х) с учетом известных соотношений

}

Ug-Eoli-cosSi/.

(6)

4 t o/- ii-3/c; sins75t

Тогда с помощью выражений (з) и () получают

W--1,4/2 tC.uJ/2-е, Е(Ь cos )-САЕо1Ео1 -со957 -Ь )--Сд-Е -и. (т)

Информаци  о величине W в виде (7) может быть получена в результате перемножени  напр жени  Е и напр жени  Uc Ед ( 1-cosSl,,t) . Последнее может быть получено в результате сложени  Eg и Ui -EoCos jt. При этом величина Сд сопэ t играет роль посто нно масшабного коэффициента. Напр же;ние КЕд, пропорциональное Е, беретЪ  от делител  напр жени  13(k-кoэффициент передачи), а напр жение, пропорциональное УС , получаетс  в результате сложени  напр жений kE + kUj (коэффициент трансформации первой дополнительной обмотки 25 выбираетс  равным k). После перемножени  в перемножителе напр жений 14 полученна  информаци  о величине Wj через интегрирующую цепь 15 поступает на элемент сравнени  16, где сравниваетс  с опорным напр жением.

Полученный сигнал ошибки положительной пол рности усиливаетс , инвертируетс  в усилителе 17 и подаетс  уже с отрицательной пол рностью с нагрузочного резистора 20 на минусовой выход двухполупериодного выпр мител  21 (напр жение Ед фиг. 2,в).

В результате при по влении тенденции к возрастанию W,, например вследствие увеличени  напр жени  Ер, напр жение Еовозрастает по абсолютной величине, а фазовые углы . и 8 уменьшаютс . Вследствие этого W(, и Уд поддерживаютс  на заданном уровне.Штриховыми лини ми на фиг. 2 показана форма напр жений при разомкнутом контуре стабилизации.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 467458, кл. Н 03 К 7/02, опублик. 15.04.75.

2.Патент-ФРГ 1279079,

кл. 21 а, 36/06, опублик. 22.05.69 (прототип ) .

/ОТ|ЮГ

tf tft

4

u,

X