SU790134A1

SU790134A1 - Pulse shaper

Info

Publication number: SU790134A1
Application number: SU752093584A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Данилович Зайцев; Александр Афанасьевич Макаров
Original assignee: Предприятие П/Я Х-5263
Priority date: 1975-01-06
Filing date: 1975-01-06
Publication date: 1980-12-23

Description

Изобретение относитс к импульсно технике, а именно к устройствам формировани электрических импульсов и может быть использовано в электрони ке и радиотехнике, например, дл создани мощных высоковольтных импульсных модул торов и генераторов. Известно устройство формировани импульсов, содержащее группу последовательно соединенных тиристоров, цепь запуска, образованную импульсным трансформатором, на первичную обмотку которого подаютс управл ющие импульсы, а вторичные обмотки подключены к участкам управл ющий электрод-катод соответствующих тиристоров и делитель напр жени , образованной резисторами, подключенными параллельно каждому тиристоРУ llНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство, содержащее последовательно соединенные тиристоры, катод одного из крайних тиристоров заземлен , а анод другого крайнего тирист ра подсоединен к источнику питани и цепь запуска, содержащую h конденсаторов и импульсных трансформа .торов с первичными и вторичными обмотками , а также п зар дных диодов. Первичные обмотки каждого импульсного трансформатора соединены одними концами с катодами соответствующих тиристоров, а другими концами с первыми обкладками конденсаторов, к которым подключены аноды зар дных диодов. Вторичные обмотки каждого импульсного трансформатора подключены между катодами и управл ющими электродами соответствующих тристоров, вторые обкладки конден-, саторов подсоединены к анодси этих тиристоров, а катоды зар дных диодов подключена к их управл ющим электродам. Устройство содержит также делитель напр жени , образованный резисторами, подключенными параллельно каждому тиристору 2}. Основным недостатком рассмотренных устройств, при работе в импульсном режиме на повышенных.частотах вл етс низка устойчивость к воздействию нарастак цего анодного напр жени , низка помехоустойчивость устройств. Кроме того, дл управлени тиристорами первого устройства требуетс больша мощность генератора управл ющих импульсов. Цель изобретени - повышение устойчивости к воздействию нарастающего анодного напр жени и повышение помехоустойчивости. Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве формировани импуль сов; содержащем импульсный трансформатор с и первичными и h вторичными Ъбмоткс1ми, включенными встречно, п диодов, J1 последовательно соединенны тиристоров, катод одного из крайних 1тиристоров заземлен, анод другого крайнего тиристора подсоединен к источнику питани , а параллельно каждому подключены две цепочки, одна из которых содержит резистор, друга - конденсатор, включенный в обратном направлении диод и первичную обмотку импульсного трансформатора , кажда из Я вторичных обмоток импульсного трансформатора одним своим концом подключена к катоду, а другим - к управл ющему злектроду тиристора, каждый из И дополнительно введенных зар дных диодов подключен в пр мом направлении между отводом от части первичной обмотки и катодом диода, в импульсны трансформатор введена, по крайней мере, одна управл юща обмотка и все обмотки размещены на одном сердечнике , кроме того, дополнительно введены по две цепочки к каждой чейке с тиристором, одна из которых состоит из ограничительного резистора и стабилитрон, включенных последовательно с управл ющим электродом тиристора, друга состоит из резисто ра, включенного параллельно участку управл ющий электрод-катод тиристора Подключение зар дных диодов в соответствии с изобретением позволило создать отрицательное смещение на управл ющих электродах тиристоров, что обеспечило повышение устойчивости этих тиристоров и как следстви всего устройства к воздействию вара- стающего анодного напр жени , а также повышенную помехоустойчивость устройства. Целесообразно в импульсный трансформатор устройства по изоб ретению ввести, по крайней мере одну управл ющую обмотку, что позвол ет значительно уменьшить мощность внешнего запускающего генератора. На фиг. 1 представлена прйнципиал на электрическа схема устройства по изобретению; на фиг. 2 - электрическа схема одной чейки устройства с .дополнительными элементами. - Устройство формировани и.1пульсов (фиг. ) содержит группу из четырех последовательно соединенных тиристоров 1, 2, 3 и 4 в которой катод крайнего тиристора 4 заземлен, а ано другого крайнего тиристора 1 соедине с клеммой 5, резисторный делитель напр жени образован резисторами 6, 7, 8.и.9 каждый из которых подключей параллельно соответствующему тиристору 1,. 2, 3 и 4. Цель запуска устройства образована импульсным трансформатором 10, на управл ющую обмотку 11 подаютс управл ющие импульсы, вторичные обмотки 12, 13, 14 и 15 подсоединены к участкам управл ющий электрод-катод тиристоров 1, 2, 3 и 4 соответственно и йервичные обмотки 16, 17, 18 и 19, включенные встречно относительно об .моток 12, 13, 14, 15 причем один конец первичных обмоток 16, 17, 18 и 19 соединен с катодом тиристоров 1, 2, 3 и 4, отводы от части обмоток соединены с нижниг ш обкладками конденсаторов 20, 21, 22 и 23 через зар дные диоды 24, 25, 26 и 27, ориентированные анодами и нижним обкладкам упом нутых конденсаторов, а другие концы первичных обмоток 16, 17 и 18 и 19 соединены с теми мш обкладками конденсаторов 20, 21, 22 и 23 через диоды 28, 29, 30 и 31, ориентированные анодами к упом нуты концам первичных обмоток. Верхние обкладки конденсаторов 20, 21, 22 и 23 соединены с а(№1дами соответствующих тиристор д 1, 2, 3 и 4. Оптимальные услови работы устройства по изобретению могут быть достигнуты при введении в него дополнительных элементов , включение которых показано нафиг . 2 где представлена только одна чейка с тиристором 1. Последовательно с управл ющим электродом тиристора 1 включены ограничительный резистор 32 и стабилитрон 33, ориентированный анодом к управл ющему электроду тиристора, параллельно его участку управл ющий электрод-катод включен резистор 34, а последовательно с диодом 28, ориентированным катодом к нижней обкладке конденсатора 20, включен резистор 35. Аналогично стро тс и остальные чейки на тиристорах 2, 3 и 4 устройства по изобретению. При подаче напр жени на клеюлу 5, т.е. на анод тиристора 1, идет ток зар да конденсаторов 20, 21, 22 и 23 проход щий по последовательной цепи: анод тиристора 1, конденсатор 20, диод 24, включенный в пр мом направлении , -часть обмотки 16 импульсного трансформатора 10, анод тиристора 2, конденсатор 21, диод 25 и т.д. на землю. Дл эффективного делени нарастающего анодного напр жени между тиристорами при бодьших скорост х нарастани , конденсаторы необходимо подключить непосредственно к участкам анод-катод соответствующего ти;ристора . Кроме того, дл повышени устойчивости тиристоров и, как,след .ствие, всего устройства к воздейст .вию нарастающего напр жени , необходимо обеспечение отрицательногоThe invention relates to a pulse technique, in particular to devices for generating electric pulses, and can be used in electronics and radio engineering, for example, to create powerful high voltage pulse modulators and generators. A pulse shaping device is known that contains a group of series-connected thyristors, a start circuit formed by a pulse transformer, to the primary winding of which control pulses are supplied, and the secondary windings are connected to the corresponding thyristor control electrode-cathode and a voltage divider formed by resistors connected in parallel each thyristor II The closest in technical essence to the present invention is a device containing series-connected t The cathode of one of the extreme thyristors is grounded, and the anode of the other extreme thyristor is connected to a power source and a starting circuit containing h capacitors and pulse transformers with primary and secondary windings, as well as charging diodes. The primary windings of each pulse transformer are connected by one ends to the cathodes of the corresponding thyristors, and the other ends to the first plates of capacitors to which the anodes of charging diodes are connected. The secondary windings of each pulse transformer are connected between the cathodes and control electrodes of the respective tristors, the second capacitor plates are connected to the anode of these thyristors, and the cathodes of the charge diodes are connected to their control electrodes. The device also contains a voltage divider formed by resistors connected in parallel with each thyristor 2}. The main disadvantage of the considered devices, when operating in a pulsed mode at higher frequencies, is the low resistance to the effects of the anode voltage, and the low immunity of the devices. In addition, to control the thyristors of the first device, a large power of the control pulse generator is required. The purpose of the invention is to increase resistance to the effects of increasing anode voltage and increase noise immunity. This goal is achieved by the fact that in a pulse shaping device; containing a pulse transformer with both primary and h secondary “coils”, connected in opposite, p diodes, J1 are connected in series to thyristors, the cathode of one of the outer 1 thyristors is grounded, the anode of the other extreme thyristor is connected to the power supply, and in parallel, two chains are connected, one of which contains a resistor the other is a capacitor, a reverse-connected diode and the primary winding of a pulse transformer, each of the I's secondary windings of a pulse transformer is connected at one end each of the additionally introduced charging diodes is connected in the forward direction between the outlet from the primary winding and the cathode of the diode, at least one control winding and all windings are placed on the same core, in addition, two chains are additionally introduced to each cell with a thyristor, one of which consists of a limiting resistor and a zener diode connected in series with the control electrode of the thyristor, another Toit from a resistor connected in parallel to the thyristor control electrode – cathode section The connection of charge diodes in accordance with the invention made it possible to create a negative bias on the thyristor control electrodes, which increased the resistance of these thyristors and, as a result, the entire device as well as increased noise immunity of the device. It is expedient to introduce into the pulse transformer of the device at least one control winding, which allows to significantly reduce the power of the external starting generator. FIG. 1 shows the principle of the electrical circuit of the device according to the invention; in fig. 2 is an electrical circuit of a single cell device with additional elements. - The device for forming and. 1 pulses (Fig.) Contains a group of four series-connected thyristors 1, 2, 3 and 4 in which the cathode of the extreme thyristor 4 is grounded, and on the other extreme thyristor 1 is connected to terminal 5, the resistor voltage divider is formed by resistors 6 , 7, 8. and 9 each of which is connected in parallel to the corresponding thyristor 1 ,. 2, 3 and 4. The purpose of starting the device is formed by a pulse transformer 10, control pulses 11 are supplied with control pulses, secondary windings 12, 13, 14 and 15 are connected to control electrode-cathode sections of thyristors 1, 2, 3 and 4, respectively and the jermic windings 16, 17, 18 and 19, connected in opposite relative to the windings 12, 13, 14, 15 with one end of the primary windings 16, 17, 18 and 19 connected to the cathode of the thyristors 1, 2, 3 and 4, taps from the parts of the windings are connected to the bottom plates of the capacitors 20, 21, 22 and 23 through charging diodes 24, 25, 26 and 27, oriented anodes and the lower plates of said capacitors, and the other ends of the primary windings 16, 17 and 18 and 19 are connected to the plates of the capacitors 20, 21, 22 and 23 through diodes 28, 29, 30 and 31, oriented anodes to the ends of the primary windings. The upper plates of the capacitors 20, 21, 22 and 23 are connected to a (No. 1 and the corresponding thyristor 1, 2, 3 and 4. Optimal conditions for the operation of the device according to the invention can be achieved by introducing additional elements into it, the inclusion of which is shown in figure 2 where Only one cell with a thyristor 1 is represented. Consistently with the control electrode of the thyristor 1, a limiting resistor 32 and a zener diode 33, oriented by the anode to the control electrode of the thyristor, are connected, parallel to its control electrode-cathode section is cut A resistor 35 is connected in series with a diode 28 oriented cathode to the bottom plate of the capacitor 20. The rest of the cells on the thyristors 2, 3 and 4 of the device according to the invention are constructed in the same way. the thyristor anode 1, the charge current of the capacitors 20, 21, 22 and 23 passing through the serial circuit: the anode of the thyristor 1, the capacitor 20, the diode 24 connected in the forward direction, part of the winding 16 of the pulse transformer 10, the anode of the thyristor 2 , capacitor 21, diode 25, etc. to the ground. In order to effectively divide the rising anode voltage between the thyristors at higher growth rates, the capacitors must be connected directly to the anode-cathode of the corresponding type of resistor. In addition, in order to increase the stability of the thyristors and, as a consequence, of the whole device to the effect of increasing voltage, it is necessary to ensure negative

смещени на управл ющих электродах тиристоров. Это достигаетс тем, что при нарастании анодного напр жени , ток зар да конденсаторов 20, 21, 22 и 23 подключенных одной обкладкой к .анодам тиристоров 1, 2, 3 и 4, а другой - через диоды 24, 25, 26 и 27-и части первичных обмоток 16, 17, 18 и 19, незашунтиро ванные диодаг и 24, 25, 26 и 27 к катодам тиристоров 1, 2, 3 и 4, проход через незашунтированные части первичных обмоток 16, 17, 18 и 1 импульсного трансформатора 10, индуцирует на включенных встречно обмотках 12, 13, 14 и 15 ЭДС, котора обеспечивает необходимую величину отрицательного смещени , на участках управл ющий электрод-катод соответствующих тиристоров. Так как больша часть обмоток 16, 17, 18 и 19 зашунтироваиа, величина индуктивного сопротивлени незашунтированно части мала и не вносит искажений в распределение нарастающего анодного напр жени между тиристорами.the bias on the control electrodes of the thyristors. This is achieved by the fact that when the anode voltage rises, the charging current of the capacitors 20, 21, 22 and 23 connected by one lining to the thyristor anodes 1, 2, 3 and 4, and the other through diodes 24, 25, 26 and 27- and parts of primary windings 16, 17, 18, and 19, unshunted diodes and 24, 25, 26, and 27 to the cathodes of thyristors 1, 2, 3, and 4, passage through the non-shunted parts of primary windings 16, 17, 18, and 1 of a pulse transformer 10 , induces on the opposite windings 12, 13, 14 and 15 EMF, which provides the necessary amount of negative bias, in the control electrically the genus-cathode of the corresponding thyristors. Since most of the windings 16, 17, 18, and 19 are shunted, the value of the inductive resistance of the unshunted part is small and does not distort the distribution of the increasing anodic voltage between the thyristors.

Напр жение между конденсаторамиVoltage between capacitors

20,21, 22 и 23 делитс пропорционально суммарным током утечки тиристоров 1, 2, 3 и 4 и токов через резисторы 6, 7, 8 и 9 соответственно.20.21, 22 and 23 is divided in proportion to the total leakage current of thyristors 1, 2, 3 and 4 and currents through resistors 6, 7, 8 and 9, respectively.

При подаче положительного сигнал запуска на обмотку 11, импульсного трансформатора 10, положительный ток управлени , после трансформировани поступает одновременно на участки управл ющий электрод-катод тиристоров 1, 2, 3 и 4, так как обмотки 12, 13, 14 и 15 включены согласно друг относительно друга ,и относительно обмотки 11. После перехода тиристоров 1, 2, 3 и 4 в открытое состо ние происходит разр д конденсаторов 20, 21, 22 и 23 по цепи: открытый тиристор обмотки 16, 17, 18 и 19 импульсного трансформатора 10, диоды 28, 29, 30 и 31,включенные в пр мом направлении .When a positive start signal is applied to the winding 11, the pulse transformer 10, the positive control current, after transforming, simultaneously enters the control electrode-cathode sections of the thyristors 1, 2, 3 and 4, since the windings 12, 13, 14 and 15 are turned on according to each other relative to the other, and relative to the winding 11. After the thyristors 1, 2, 3 and 4 are transferred to the open state, the capacitors 20, 21, 22 and 23 are discharged along the circuit: the open thyristor windings 16, 17, 18 and 19 of the pulse transformer 10, diodes 28, 29, 30 and 31 included in the forward direction.

Обмотки 16, 17, 18 и 19 включены встречно относительно обмоток 12, 13, 14 и 15, поэтому ток разр да конденсаторов 20, 21, 22 и 23 после трансформировани приводит к увеличению тока управлени тиристоров 1, 2, 3 и 4.The windings 16, 17, 18, and 19 are inversely connected to the windings 12, 13, 14, and 15, so the discharge current of the capacitors 20, 21, 22, and 23 after transformation leads to an increase in the control current of the thyristors 1, 2, 3, and 4.

Однако включение тиристоров 1, 2 3 и 4 обычно происходит неодйовременно в силу технологического разбрса параметров их включени . При этом ток разр да конденсаторов 20,However, the inclusion of thyristors 1, 2, 3 and 4 usually occurs non-temporally due to the technological analysis of the parameters of their inclusion. In this case, the discharge current of capacitors 20,

21,22 и 23, сЬответству101Цих включвыному тиристору вызывает, как описано выше, дополнительный- ток управлени не только на включающейс тиристор, но и на остальные еще не включающиес тиристоры, так как все обмотки 16, 17, 18 и 19, 12, 13, 14 и 15 намотаны на общем сердечнике21,22 and 23, correspondingly, the switching thyristor causes, as described above, an additional control current not only on the turning on thyristor, but also on the remaining not turning on thyristors, since all windings 16, 17, 18 and 19, 12, 13, 14 and 15 are wound on a common core

импульсного трансформатора 10, Дополнительный ток управлени еще не включивЕиихс тиристоров приводит к уменьшению времени задержки лавинного нарастани тока анода и, как следствие , подт гиванию более .медленных по этому параметру приборов. При этом возможность возннкноввнк перенапр жений на приборах, кмеюш х большую величину длительностей задержки , лавинного нарастани тока анода, сводитс к . Эффективное использование энергии, накопленной конденсат тором, позвол ет значительно уменьшить мощность внешнего запускающего генератора, питающего обмотк5 г.pulse transformer 10. The additional control current has not yet been turned on by the thyristors leads to a decrease in the avalanche delay time of the anode current and, as a result, the devices that are slower in this parameter. At the same time, the possibility of causing overvoltages on devices that have a larger delay duration, avalanche increase in the anode current, is reduced to. Efficient use of the energy accumulated by the capacitor makes it possible to significantly reduce the power of the external starting generator feeding the windings for 5 g.

SS

При последуквдей подаче анодного напр жени на клемму 5, а затем управл ющего сигнала на обмотку 11 импульсного трансформатора 10, описанный выше процесс, повтор етс .When the anode voltage is applied to terminal 5 and then the control signal to the winding 11 of the pulse transformer 10, the process described above is repeated.

00

Дл обеспечени оптимапьных условий работы в предлагаемое устройство введены дополнительные элементы (фиг. 2).In order to ensure optimum working conditions, additional elements are introduced into the proposed device (Fig. 2).

Ограничительный резистор 32 и стабилитрон 33, включенные последо5 вательно с управл ющим электродом тиристора 1, служат дл повышени помехозаищщенности устройства и выравнивани входных вольтамперных характеристик тиристоров.A limiting resistor 32 and a zener diode 33, connected in series with the control electrode of the thyristor 1, serve to increase the noise immunity of the device and equalize the input current-voltage characteristics of the thyristors.

00

Резистор 34, включенный параллельно участку управл щий электродкатод тиристора 1, обеспечивает повышенную устойчивость устройства к воздействию нарастающего анодного The resistor 34, connected in parallel to the control electrode cathode of the thyristor 1, provides for increased resistance of the device to the effects of increasing anode

5 напр жени , а также устойчивости к длительному воздействию посто нного последовательного с диодом, предназначен дл ограничени тока разр да последовательно с диодом, предназ0 начен дл ограничени тока разр да конденсатора 20.5, as well as resistance to long-term exposure to a constant series diode, is intended to limit the discharge current in series with the diode, and is designed to limit the discharge current of the capacitor 20.

Применение устройства по изобретению в импульсной технике, особенно дл формировани коротких и мощных The use of the device according to the invention in a pulse technique, especially for the formation of short and powerful

5 импульсов на повышенных частотах, позволит снизить мощность генератора управл ющих импульсов, повысить помехозащищенность устройства его устойчивость к воздействию нарастающего анодного напр жени , по сравне0 нию с известным аналогичными устройствами .5 pulses at higher frequencies, will allow reducing the power of the generator of control pulses, increasing the noise immunity of the device, its resistance to the effects of increasing anode voltage, as compared with the known similar devices.

изобретени the invention

1. Устройство формировани импульсов , содержащее импульсный трансформатор с п первичкынэд и П -вторичт-гыми обмотками, включенными встречно, И риодов, h последовательно соединенных тиристоров, катод одного из крайней тиристоров заземлен, анод другого крайнего тиристора подсоединен к источнику питаниг , а параллельно каждому тиристору подключены две цепочки , одна из которых содержит резистор , друга - конденсатор, включенный в обратном направлении диод и первичную обмотку импульсного трансформатора , кажда из П вторичных обмоток импульсного трансформатора одним своим концом подключена к катоду, а другим - к управл ющему электроду тиристора, отличающеес тем, что, с целью повышени устойчивости к воздействию зарастающего анодного напр жени путем создани отрицательного смещени - .на уп|равл ю1дих электродах тиристоров , а также снижени мощности управлени , каждый из п дополнительн введенных зар дных диодов подключен в пр мом направлении между отводом от. части первичной Обмотки и катодом диода, в импульсный трансформатор введена, по крайней,мере, одна управл юща обмотка и вес обмотки размещены на общем сердечнике.1. A pulse shaping device containing a pulse transformer with n primary and n secondary windings connected in opposite directions, h, series-connected thyristors, the cathode of one of the extreme thyristors is grounded, the anode of the other extreme thyristor is connected to the power source, and parallel to each a thyristor has two chains connected, one of which contains a resistor, the other a capacitor, a diode connected in the opposite direction, and a primary winding of a pulse transformer, each of P secondary windings imp A pulse transformer is connected at one end to the cathode, and at the other end to the control electrode of the thyristor, characterized in that, in order to increase resistance to the effect of overgrowing anodic voltage by creating a negative bias - on the back of the thyristor electrodes, as well as reducing control power, each of the n additionally introduced charging diodes is connected in the forward direction between the tap from. parts of the primary winding and the cathode of the diode, at least one control winding and the weight of the winding are placed on a common core, in the pulse transformer.

2. Устройство по П, 1, о TV л Ичающеес тем, что, в каждую чейку с тиристором, дополнительно введены по две цепочки,одна из 5 которых состоит из ограничительного резистора и стабилитрона, включенных последовательно с управл ющим электродом тиристора, друга состоит из резистора, включенного параллельно участку управл ющий электрод-катод тиристора.2. The device according to P, 1, O TV L It is due to the fact that, in each cell with a thyristor, two chains are additionally introduced, one of 5 of which consists of a limiting resistor and a zener diode connected in series with the control electrode of the thyristor, the other consists of a resistor connected in parallel to the thyristor control electrode-cathode section.

Источники информации,Information sources,

- прин тые во внимание при экспертизе 5 Кузьмин В,А., Сенторов Х.Я. Четырехслойпие полупроводниковые приборы, М,, Энерги , 1967, с,164.- taken into account in the examination of 5 Kuzmin V, A., Sentorov H.Ya. Four-layer semiconductor devices, M, Energie, 1967, s, 164.

2. Авторское свидетельство СССР № 532175, кл, Н 03 К 17/72, 1973,2. USSR author's certificate No. 532175, class, H 03 K 17/72, 1973,

Claims

Claim

1. A pulse-forming device containing a pulse transformer with η primary and AND secondary windings connected in opposite directions, And diodes, n thyristors connected in series, the cathode of one of the extreme thyristors is grounded, the anode of the other extreme thyristor is connected to a power source, and two parallel connected to each thyristor kidneys, one of which contains a resistor, the other a capacitor, a diode connected in the opposite direction and the primary winding of a pulse transformer, each of the And secondary windings of a pulse about the transformer, one end is connected to the cathode, and the other to the thyristor control electrode, characterized in that, in order to increase resistance to the increase in the anode voltage by creating a negative bias. on the thyristor control electrodes, as well as reducing the control power, each of η additionally introduced charging diodes connected in the forward direction between the tap from. parts of the primary winding and the cathode of the diode, at least one control winding and the weight of the winding are placed on a common core in a pulse transformer.

2. The device according to π. 1, revealing that, in each cell with a thyristor, two chains are additionally introduced, one of

5 of which consists of a limiting resistor and a zener diode connected in series with the thyristor control electrode, the other consists of a resistor connected in parallel to the thyristor control electrode-cathode section parallel to 10.