SU845273A1 - Формирователь импульсов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к импульсной технике и может найти применение в генераторах импульсов тока, в частности , большой а1/1плитуды, используемых в экспериментальной физике и в электрофизических установках, например , в ускорител х зар женных частиц.

Наиболее близок к предлагаемому формирователь импульсов тока, используемый преимущественно в электрофизических установках дл  получени  импульсов тока с плоской вершиной в активно-индуктивных нагрузках fl Этот формирователь состоит из накопительного конденсатора, к которому через управл емые коммутаторы подключены последовательно соединенные катушки индуктивности, активно-индуктивна  нагрузка и датчик тока. Параллельно цепи нагрузка-датчик тока включено последовательное соединение стабилитрон-тиристор. При включении управл емых коммутаторов конденсатор начинает перезар жатьс  по цепи нагрузки . При этом в нагрузке формируетс  импульс тока в форме полуволны синусоиды. В момент достижени  током заданной величины вкльэчаетс  тирисуор , и параллель.но цепи нагрузки оказкщаетс  включенной цепь стабилитрона , что вызывает по вление плоской вершины у импульса тока нагрузки.

Однако в этом формирователе предельна  длительность плоской части импульсов определ етс  значением Jполупериода колебательной разр дки накопительного конденсатора на катушку индуктивности, нагрузку и цепь стабилитрона. Поэтому при необходи10 мости существенно удлинить плоскую вершину импульса, а така  задача часто.возникает в ускорительной технике , например, при питании кольцевых магнитов накопителей,- приходит15 с  очень сильно увеличивать емкость накопительного конденсатора, что при длительности площадки в дес тки миллисекунд и при реальных нагрузках встречает на практике серьезные труд20 ности. Кроме того, при этом резко возрастает импульсный ток через стабилитрон и тиристор, что приводит к необходимости выбирать эти элементы более мощными.

25

Целью изобретени   вл етс  увеличение длительности плоской частл импульса тока.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в формирователь импульсов тока, 30 содержащий тиристор, вход которого подключен к выходу включающего блока накопительный конценсатор, между обкладками которого включены последовательно соединенные первый управл емый -ком1 утатор, катушка индуктивности , активно-индуктивна  нагрузка датчик тока нагрузки и второй управ1л емый коммутатор, причем управл ющие электроды коммутаторов подключены к шине запускающих сигналов, ст билитрон, анод которого соединен с анодом тиристора, катод подключен к точке соединени  нагрузки с катушкой индуктивности, катод тиристора подключен к точке соединени  анода второго коммутатора с датчиком тока нагрузки, выход которого соединен с входом включающего блока, введены третий и четвертый управл емые коммутаторы , диод, два блока задержки импульсов запуска, входы которых сое динены с шиной запускающих сигналов а выходы подключены к управл ющим электродам соответственно третьего и четвертого управл емых коммутаторов , катоды которых соединены с кат дом первого управл емого коммутатора , а аноды подключены соответствен к аноду и катоду второго управл емо го коммутатора, причем анод второго управл емого коммутатора соединен с анодом диода, катод которого подсое нен к аноду первого управл емого коммутатора. На фиг. 1 приведена электрическа схема формировател ; на .фиг. 2 даны диаграммы изменений токов и напр же ний в его цеп х: а - ток, протекаю щий через нагрузку; б - ток через с билитрон и тиристор; в - ток через катушку индуктивности; г - напр жение между катодами стабилитрона и тиристора; д - напр жение на конден саторе. Формирователь импульсов содержит тиристор 1, вход которого подключен к выходу включающего блока 2, накопител )зный конденсатор 3, между обкладками которого последовательно включены управл емый ког пчутатор 4, катушка индуктивности 5, активноиндуктивна  нагрузка б с активной 7 и индуктивной8 составл ющими, датчик 9 тока нагрузки и управл емый комму;татор 10. Стабилитрон 11 анодом соединен с анодом тиристора 1, а ка тодом подключен к точке соединени  кaтylj Iки индуктивности 5 и нагрузки К катоду коммутатора 4 подключены катоды упразл егПлх коммутаторов 12 и 13, аноды которых соединены соотв ственно с анодом и катодом управл е мого коммутатора 10, а между анодами управл емых коммутаторов 4 и 1 включен диод 14 так, что его анод соединен с анодом ког-1мутатора . 10, Управл ющие электроды управл емых коммутаторов 12 и 13 подключены соэтветственво к выходам блоков 15 и 16 задержки импульсов запуска, вхоцы которых соединены с шиной запускающих сигналов. В качестве блоков 15 и 16 задержки импульсов запуска могут использоватьс  любые врем зацающие электронные узлы, н.апример, широко известные ждущие мультивибраторы . Работает формирователь следующим образом. В исходном состо нии конденсатор 3 зар жен, а токи в схеме отсутствуют , в момент времени tg (фиг. 2) подаетс  внешний запускающий импульс, включающий управл емые коммутаторы 4 и 10. По катушке индуктивности 5, нагрузке 6 и датчику тока 9 начинает ., протекать ток, нараста  по синусоидальному закону (фиг. 2а, в). В момент времени t , когда ток нагрузки достигает заданного значени , выходной сигнал датчика тока 9 воздействует на включающий блок 2, что приводит к включениьэ тиристора 1. Начина  с этого момента часть тока катушки индуктивности 5 ответвл етс  в цепь стабилитрон 11-- тиристор 1 (фиг. 26), а сумма падений напр жени  на активной составл ющей 7 и датчике тока 9 поддерживаетс  равной сумме напр жений на провод щих стабилитроне 11 и тиристоре 1 (фиг. 2 г). За счет этого через активно-индуктив-ную нагрузку б протекает практически неизменный ток. В момент времени t когда напр жение на конденсаторе 3 измен ет знак (фиг. 2 д), с выхода первого блока задержки 15 к третьему управл емому коммутатору 12 подаетс  включающий его импульс, задержанный на врем  -о относительно внешнего запускающего сигнала. Ток параллельных ветвей нагрузка 6 - датчик тока 9 и стабилитрон 11 - тиристор 1 замыкаетс  через коммутатор 12 и катушку индуктивности 5. Коммутаторы 4 и 10 выключаютс . В интервале времени от trj до tj ток через катушк-у индуктивности 5 и цепь стабилитрон 11 - тиристор 1 медленно уменьшаетс  по экспоненциальному закону. В момент t с выхода второго блока задержки 16 к четвертому управл емому коммутатору 13 подаетс  включающий его импульс,задержанный на врем  относительно внешнего запускающего сигнала. При этом коммутатор 12 выключаетс , его ток переводитс  в цепь диод 14 - конденсатор 3 - коммутатор 13. Конденсатор 3 начинает зар жатьс  в первоначальной пол рности. В момент t прекращаетс  ток через цепочку стабилитрон 11 - тиристор 1, и она выключаетс . Ток через нагрузку спадает до нул . Таким образом, в интервале времени от t до t. через нагрузку протекал неизменный ток, соответствующий плоской вершине импульса.

В данном устройстве можно использовать дл  получени  самой плоской вершины не процесс резонансной разр дки накопительного конденсатора, а режим замыкани  тока катушки индуктивности (режим кроубар), когда накопительный конденсатор отключен от нагрузки. При этом скорость спада iTOKa катушки индуктивности резко замедл етс  (ток спадает по экспоненциальному закону), что позвол ет более эффективно использовать накопленную энергию, существенно увеличив длительность плоской вершины импульса через нагрузку, не увеличива  емкости накопительного кoндe caтopa. Кроме того, введенные в схему формировател  четвертый управл емый коммутатор и диод делают возможным проведение рекуперации энергии в течение рабочего импульса, что значительно уменьшает напр жение обратной пол рности , прикладываемое к накопительному конденсатору, сокращает потери энергии и уменьшает врем  готовности формировател  к следующему импульсу.

Таким образом, формирователь увеличивает длительность площадки по сравнению с прототипом в дев ть раз. Он может найти применение, например , в схемах импульсного питани  магнитов каналов медленного вывода

пучков из ускорителей, магнитов ионопроводов и кольцевых накопителей,

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР 653736, кл. Н 03 К 5/01, 20.10.76 (прототип).

0

фиг.1

V/

о,

2

Фиг. 2 ijt.