SU932610A1 - Импульсный модул тор - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к импульсно технике и может быть использовано дл  модул ции мощных СВЧ и других электронных приборов, работающих с м лой скважностью и крутыми фронтами импульсов. Известен импульсный модул тор, содержащий источник питани , две последовательно соединенные лампы, к точке соединени  которых подключена нагрузка, генератор управл ющих импульсоз, подключенный через трансформаторы и емкости к управл ющим электродам 1. Недостаток известного модул тора заключаетс  в низком КПД. Известен также импульсный модул тор , содержащий источник питани , две последовательно соединенные моду л торные лампы, перва  из которых ан дом подключена к положительной шине источника питани , катодом к нагрузке , соединенной с общей шиной, а дру га  анодом к нагрузке, а катодом к отрицательной шине источника питани , генератор управл ющих импульсов, подключенный через пороговые элементы к входам управл ющих ключей||2. Недостатком этого импульсного моду л тора также  вл етс  низкий КПД. Цель изобретени  - повышение КПД. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в импульсныймодулйтор, содержащий источник питани , две ix следовательно соединенные модул торные лампы, перва  из которых анрдом подключена к положительной шине источника питани , а друга  анодом - к нагрузке, генератор управл ющих им- , пульсов, подключенный через пороговые элементы к входам двух управл ющих ключей, введены две форсирующие цепочки, выход первой из которых включен между управл ющей сеткой первой модул торной лампы и анодом второй, выход второй - между управл ющей сеткой второй модул торной цы и отрицательной шиной источника

питани , а их входы соединены соответственно с анодами первой и второй модул торных ламп, причем первый управл ющий ключ подключен между катодом первой модул торной лампы и анодом второй, а второй - между катодом второй модул торной лампы и отрицательной шиной источника питани .

Генератор управл ющих импульсов выполнен в виде светодиода, оптически св занного через диэлектрические волноводы с пороговыми элементами .

Каждый пороговый элемент содержит транзистор и последовательно соединенные резистор и фоторезистор, объединенный вывод которых подключен к базе транзистора, причем в первом пороговом элементе фоторезистор подключен параллельно базаэмиттерному переходу, соединенному с нагрузкой, а резистор - базаколлекторкому переходу , соединенному с входом направл ющего ключа, а во втором пороговом элементе фоторезистор подключен параллельно базаколлекторному переходу , соединенному с входом управл ющего ключа, а резистор к - базаэмиттерному переходу, соединенному с отрицательной шиной источника питани 

Каждый управл ющий ключ содержит цепочку, состо щую из последовательно соединенных двух резисторов, трех диодов, включенных в пр мом направлении и стабилитрона, п ть транзисторов, два из которых соединены последовательно, причем первый транзистор базой подключен к объединенному выводу резисторов, коллектором - к другому выводу первого резистора, а через диод, включенный в противоположном направлении , - к накальной цепи модул торной лампы и через разделительный конденсатор - к ее катоду и к коллекторам буферного и двух параллельно соединенных транзисторов, второй транзистор базой соединен с объединенным выводом второго резистора и диода, коллектором - с эмиттером первого транзистора, а эмиттером - с базой буферного транзистора, эмиттер которого подключен к базам двух параллельно соединенных транзисторов , эмиттеры которых через дополнительные резисюры подключены к аноду стабилитронэ.

Кажда  форсирующа  цепочка содер жит трансформатор и конденсатор, причем первые выводы выходных обмоток трансформаторов соединены с управл ющими сетками модул торных ламп, аноды которых через конденсаторы соединены с первыми выводами входных обмоток трансформаторов,а вторые выводы обмоток трансформаторов соединены между собой и подключены соответственно к аноду первой модул ционной лампы и к отрицательной шине источника питани .

На чертеже -показана функциональна  схема импульсного модул тора.

Импульсный модул тор содержит генератор 1 управл ющих импульсов, два диэлектрических волновода 2,два пороговых элемента 3 и , два управQ л ющих ключа 5 и 6, две модул торные лампы 7 и 8 и две цепочки 9 и 10 форсирующие. Причем вход генератора 1 управл ющих импульсов соединен с источником управл ющих импульсов, а выход через диэлектрические волноводы 2-е входами первого 3 и второго 4 пороговых элементов, выходы которых соединены соответственно с входами первого 5 и второго 6 управл ющих ключей, первый из которых включен между катодом первой модул торной лампы 7 и анодом второй лампы 8, а второй - между катодом второй модул торной лампы и отрицательным выводом источника питани ; выход первой форсирующей цепочки 9 включен между управл ющей сеткой первой модул торной лампы 7 и анодом второй лампы 8, выход второй форсирующей цепочки 10 включен между управл ющей сеткой второй модул торной лампы 8 и отрицательным выводом источника питани , а входы каждой из форсирующих цепочек соединены соответственно с анодами первой и второй модул торных ламп. Генератор 1 управл ющих импульсов выполнен в виде светодиода , оптически св занного с диэлектрическими волноводами 2, а каждый из пороговых элементов выполнен в виде фоторезисторов 11 и 12, оптически св занных с соответствующими диэлектрическими волноводами и включенных в базовые цепи транзисторов 13 и 14, причем в первом пороговом

Claims (3)

1. элементе 3 .фоторезистор подключен параллельно базаэмиттерному переходу транзистора, а во втором - параллельно базаколлекторному. Каждый ур 5 равл ющий ключ содержит составные эмиттерные повторители 15 и 1б, « состо щие из двух последовательно соединенных транзисторов, цепочек 17 и 18 состо щих из последовательно соединенных двух резисторов, трех диодов, включенных в пр мом направлении и стабилитрона, причем первые транзисторы базами подключены к объединенным выводам резисторов, коллекторами - к другим выводам пер .вых резисторов, а через диоды, включенные в обратном направлении к накальным цеп м модул торных ламп и через разделительные конденсаторы к их катодам и коллекторам составных эмиттеров 19 и 20, состо щих из буферных и двух параллельно соединенных транзисторов, подключенных через резисторы 21-2, соответственно к анодам стабилитронов. Перва  форсирующа  цепочка содержит конденсатор 25 и трансформатор 26, а втора  содержит конденсатор 27 1и трансформатор 28, причем первые выв |ды выходных обмоток трансформаторов со динены с -управл ющими сетками соответствующих модул торных ламп, аноды которых через конденсаторы соединены с первыми выводами входных обмото трансформаторов, а вторые выводы обмоток трансформаторов 26 и 28 соед нены i,у первой форсирующей цепочки) с нагрузкой 29, а у второй - с отри цательным выводом источника питани . Импульсный модул тор работает следующим образом. В паузе между импульсами генератор 1 управл ющих импульсов выключен , фоторезисторы 11 и 12 имеют максимальное сопротивление, вслед;стаие чего транзистор 13 открыт, |а транзистор k закрыт. Поскольку транзистор 13 шунтирует вход управл ющего ключа 5, то он разомкнут. Управл ющий ключ 6 соответственно замкнут, В этом положении катод модул торной лампы 8 оказываетс -сое диненным по посто нному току через управл ющий ключ 6 и трансформатор 28 с ее управл ющей сеткой. Поэтому модул торна  лампа 8 открыта. Вследствие разрыва цепи между катодом модул торной лампы 7 и анодом модул то ной лампы 8 управл ющим ключем 5 лампа 7 запираетс . При этом на ее катоде напр жение устанавливаетс  равным паспортному напр жению запирани  по сетке этой лампы (наприме| 06 дл  ГМИ-26 это приблизительно 100 В) Следовательно, почти все напр жение qT источника питани  несколько кВ, падает только на лампе, что обеспечивает работу полупроводникового ключа, при малых напр жени х, т.е. в том режиме, который оптимален дл  полупроводников. Кроме того , данное напр жение  вл етс  напр жением питани  дл  транзисторного .каскада, вход щего в состав ключа . Оно поддерживает его работу в ждущем режиме без отдельного собственного источника питани . При этом управл ющий ключ 5 потребл ет по цепи из входных, резисторов дежурный ток, который обратно пропорцио- нален коэффициенту усилени  ключа по току и поэтому может быть доведен до весьма малой величины. При поступлении управл ющего импульса на вход генератора 1 управл ющих импульсов, последний излучает электромагнитные колебани , воздействующие через волноводы 2 на фоторезисторы 11 и 12, сопротивление которых при этом достигает минимальной величины. Транзистор 13 закрываетс , а транзистор 1 открываетс , рто приводит далее к открыванию управл ющего ключа и закрыванию управл ющего ключа 6. Однако такой процесс не может сам по себе обеспечить нормальную работу модул торных ламп 8 момент переключени ,так как эти лампы дл  нормального ( ускоренного ) срабатывани  на фронтах импульсов требуют больших импульсных напр жений положительной пол рности на управл ющих сетках по отношению к катодам. Дл  обеспечени  нормального рхежима работы модул торных ламп, введено двойное управление модул торными лампами. Одно - по катоду ( ключем ) и второе - по управл ющей сетке форсирующей цепочкой . В моменты переключени , форсирующие цепочки 9 и 10 обеспечивают через конденсаторы 25 и 27 и трансформаторы 2б и 28 положительную обратную св зь в модул торных лампах и дают тот необходимый дл  срабатывани  открывающейс  лампы положительный выброс на управл ющей сетке, который обеспечивает нормальный режим ее переключени . В моменты времени, соответствующие паузам и вершинам импульсов , токи через лампы меньше максимальных , и дл  ламп достаточно нулевого смещени , которое задаетс  соответствующей коммутацией управл ющих ключей 5 и 6. Таким образом, с приходом управл ющего импульса на вход генератора 1 управл ющих импульсов управл ющий ключ 5 и модул торна  лампа 7 открываютс , а управл ющий ключ 6 и модул торна  лампа 8 закры ваютс . Следовательно, формируетс  импульс. Когда управл ющий импульс кончаетс , генератор управл ющих импульсов гаснет и процесс идет в обрат ном пор дке. Формируетс  спад импул са и пауза. Управл ющие ключи 5 и 6 ввиду их малого внутреннего сопротивлени  нуждаютс  в специальной защите от пробо  во внешней цепи, напри мер в лампе. В предлагаемом устройстве така  защита обеспечиваетс  пу тем ограничени  тока черезключи. Это достигаетс  введением резисторов 21 и 22 в эмиттерные цепи выходных транзисторов и ограничением входного напр жени  каждого ключа с помощью цепочек 17 и 18, содержащих стабилитроны и диоды температур ной компенсации по числу л-р переходов между входами ключей и резисторами 21-2. При таком включении Падение напр жени  на этих резисторах не может превысить опорной величины, задаваемой стабилитро нами (иначе транзисторы закрываютс  ), что позвол ет ограничить ток соответствующим порогом. Кроме того это техническое решение позвол ет легко решить, при необходимости про лему выравнивани  токов через выход ные транзисторы при параллельном их включении. Чтобы увеличить насыщение в полу проводниковых ключах выходных транзисторов , может быть применена подпитка (дополнительный источник)дл  входного каскада ключа путем подачи выпр мленного накального напр жени  как это показано на фиг. 1 . Главной особенностью импульсного модул тора  вл етс  двойное управление модул торными лампами - по сетке (по цепи положительной обратной св зи) и по катоду (от цепей .управлени ). Это позвол ет совместно с световой разв зкой по входу применить в качестве каскадов предварительного усилени  управл ющие к 8 чи без отдельных источников питани  и тем самым уменьшить выходную емкость устройства, повысить КПД, уменьшить длительность, фронтов и спадов выходных импульсов. Кроме того, уменьшение мощности потерь в дополнительных источниках питани  и потерь На перезар дку паразитных емкостей позвол ет снизить мощность каскадов предварительного усилени  и выходных каскадов, повысить их надежность,, уменьшить габариты , вес и стоимость. Формула изобретени  Импульсный модул тор, содержащий, источник питани , две последовательно соединенные модул торные лампы, перва  из которых анодом подключена к положительной шине источника питани , а друга  анодом - к нагрузке , генератор управл ющих импульсов , подключенный через пороговые элементы к входам двух управл ющих ключей, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД, в него введены две форсирующие цепочки, выход первой из которых включен между управл ющей сеткой первой модул торной лампы и анодом второй, выход второй - между управл ющей сеткой второй модул торной лампы и отрицательной шиной источника питани , а их входы соединены соответственно с анодами первой и второй модул торных ламп, причем первый управл ющий ключ подключен между катодом первой модул торной лампы и анодом второй, a второй - между катодом второй модул торной лампы и отрицательной шиг ной источника питани .
2. 2.Модул тор по п.1, о т л и ч аю щ и и с   тем, что генератор управл ющих импульсов вьгполнен в виде светодиода, оптически св занного через диэлектрические волноводы с пороговыми элементами.
3. 3.Модул тор по П.1, о т л ичающ ийс  тем, что каждый пороговый элемент содержит транзистор и последовательно соединенные резистор и фоторезистор, объединенный вывод которых подключен к базе транзистора , причем в первом пороговом элементе фоторезистор подключен параллельно базаэмиттерному переходу, соединенному с нагрузкой, а резистор - базаколлекторному переходу, соединенному с входом управл ющего ключа, а во втором пороговом элементе фоторезистор подключен параллельно базаколлекторному переходу, соединенному с входом управл ющего ключа, а резистор - к базаэмиттерному переходу, соединенному с отрицательной шиной источника питани .

   Л. Модул тор по п.1, о т л ич а ю щи и с   тем, что каждый управл ющий ключ содержит цепочку, состо щую из. последовательно соединенных двух резисторов, трех диодов, включенных в- пр мом направлений.и ст билитрона, п ть транзисторов, два из которых соединены последовательно причем первый транзистор базой подклчен к объединенному выводу резисторов , коллектором - к другому выводу первого резистора, а через диод, включенный в противоположном направлении , - к накальной цепи модул торной лампы и через разделительный конденсатор - к ее катоду и к коллекто,-. рам буферного и двух параллельно соединенных транзисторов, второй транзистор базой соединен с объединенным выводом второго резистора и диода , коллектором - с эмиттером первого транзистора, а эмиттером - с базо буферного транзистора, эмиттер которого подключен к базам двух параллельно соединенных транзисторов, эмитеры которых через дополнительные резисторы подключены к аноду стабилитрона .

   5. Модул тор по п,1, о т л и .4 аю щ и и с   тем, что кажда  форсирующа  цепочка содержит трансформатор и конденсатор, причем первые выводы выходных обмоток трансформаторов соединены с управл ющими сетка и модул торных ламп, аноды которых

   через конденсаторы соединены с первыми выводами входных обмоток трансформаторов , а вторые выводы обмоток трансформаторов соединены между собой и подключены соответственно к аноду первой модул ционной лампы и к отрицательной шине источника питани .

   Источники информации,. прин тые во внимание при экспертизе

   1.Богомолов Ф.Г, Импульсный МО-, дул тор, - Электронна  технйка. Сер. 1, Электроника СВЧ, вып. 3, стр. i2k.

   2.Патент США Vf З ЗЗЗУв, л. 332- 1, 25.03.1969. LL