Импульсный модулятор

 

. ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР, содержащий источник питания, между поло .жительным выводом которого и общей шиной в проводящем .направлении включен зарядный коммутатор, катушку зарядной индуктивности, один вывод которой подключен к общей шине, а другой соединен с анодом зарядного диода, . между катодом которого и общей шиной включена линия формирования, шунти т ,.. ; У: f :irfi-j.. -- K:rJ y 1.;:;ГГГ -; - f рованная последовательно соединенными разрядным; коммутатбром и нагрузкой, генератор запускающих импульсов, вы ход которого подключен через генератор поджигающих импульсов к управляющему электроду зарядного коммутатора и через последовательно соединенные элемент задержки и подмодулятор - к управляющему электроду разрядного коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повьпиения надежности и уменьшения габаритов, в него введены диод, шунтированный резистором , и конденсатор, катушка зарядной индуктивности имеет дополнительный вывод, причем анод диода соединен с анодом зарядного .коммутатора, между (Л катодом которого и катодом диода включен конденсатор, а дополнительный вывод катушки зарядной индуктивности соединен с отрицательным выводом источника питания.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) . 00

3(ю Н 03 K 3/53

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21.) 3388568/18"21 (22) 28.01.82 (46) 07.07.83. Вюл. 25 (72) Б,С.Истомин, В.А.Иванов и В.Л.Ильин (53) 621.376.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

It 467458, кл. Н 03 K 7/02, 24,04.73.

2. Авторское свидетельство СССР

У 898605, по заявке И 2927615/18-21, кл. Н 03 К 7/02, 21.05 80. (5<) (57) ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР, содер.жащий источник питания, между поло.жительным выводом которого и общей шиной в проводящем, направлении включен зарядный коммутатор, катушку зарядной индуктивности, один вывод которой подключен к общей шине, а другой соединен с анодом зарядного диода, .между катодом которого и общей шиной включена линия формирования, шунтированная последовательно соединенными разрядным: коммутатЬром и нагрузкой, генератор запускающих импульсов, выход которого подключен через генератор поджигающих импульсов к управляющему электроду зарядного коммутатора и через последовательно соединенные элемент задержки и подмодулятор - к управляющему электроду разрядного коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения габаритов, в него введены диод, шунтированный .резистором, и конденсатор, катушка зарядной индуктивности имеет дополнительный вывод, причем анод диода соединен с анодом зарядного .коммутатора, между катодом которого и катодом диода включен конденсатор, а дополнительный вывод катушки зарядной индуктивности соединен с отрицательным вы водом источника питания.

1027803

Изобретение относится к импульсным., передающим устройствам радиотехнических средств различного назначения.

Известен импульсный модулятор, содержащий источник питания, к выходу 5 которого подключены два последовательно соединенных зарядных конденсатора, а также последовательно соеди" ненные первый тиристор, первичная обмотка трансформатора и второй тири-to стор. Объединенные выводы конденсаторов соединены с отводом первичной обмотки трансформатора. К вторичной обмотке трансформатора подключен разрядный коммутирующий элемент, за- 15 шунтированный последовательно соединенными линией формирования и нагрузкой 1) Недостатком данного устройства является его низкая надежность.

Наиболее близким к предлагаемому является импульсный модулятор, содер", жащий источник питания, между положительным выводом которого и общей шиной в проводящем направлении включен зарядный коммутатор, катушку за" рядной индуктивности, один вывод которой подключен к общей шине, а другой соединен с отрицательным выводом зс источника питания и анодом зарядного диода, между катодом которого и общей шиной включена линия формирования, шунтированная последовательно соединенными разрядным коммутатором и нагрузкой, генератор запускающих импуль 5 сов, выход которого подключен через генератор поджигающих импульсов к управляющему электроду зарядного коммутатора и через последовательно соединенные элемент задержки и подмодулятор - к управляющему электроду разрядного коммутатора $ 21

В известном подмодуляторе заряд линии формирования протекает в два этапа - сначала при включенном зарядном коммутаторе происходит эапасание энергии магнитного поля в катушке индуктивности, а затем - в момент выключения зарядного коммутатора в интервал времени, когда на обмотке катушки индуктивности возникает всплеск напряжения, происходит заряд линии формирования, Одновременно всплеск напряжения прикладывается к аноду зарядного коммутатора, вслед- 55 ствие чего зарядный коммутатор и все элементы источника питания оказываются относительно общей шины модулятора под уровнем напряжения, измеряемого киловольтами или даже десятками киловольт. Поэтому несмотря на то, что источник питания в модуляторе является низковольтным, его разделительный трансформатор должен быть выполнен как высоковольтный, а в качестве зарядного коммутатора может быть применен высоковольтный ком. мутатор, например электронная лампа, таситрон и др.

Дополнительная изоляция элементов источника питания относительно общей шины модулятора, .применение в низковольтном источнике питания высоковольтного разделительного трансформатора, а также необходимость применения высоковольтных коммутаторов, имеющих относительно небольшой срок службы и малую надежность, ведет к снижению надежности всего модулятора изэа возможности возникновения пробов, а также к увеличению габаритов модулятора.

Недостатками известного модулятора являются его малая надежность и большие габариты.

Цель изобретения - повышение надежности и уменьшение габаритов импульсного модулятора, Поставленная цель достигается тем, что в импульсный модулятор, содержащий источник питания, между положительным выводом которого и общей шиной в проводящем направлении включен зарядный коммутатор, катушку зарядной индуктивности, один вывод которой подключен к общей шине, а другой соединен с анодом зарядного диода, между катодом которого и общей шиной включена линия формирования, шунтированная последовательно соединенными разрядным коммутатором и нагрузкой, генератор запускающих импульсов, выход которого подключен через генератор поджигающих импульсов к управляющему электроду зарядного коммутатора и через госледовательно соединенные элемент задержки и подмодулятор - к управляющему электроду разрядного коммутатора, введены диод, шунтирова, ный резистором, и конденсатор, катушка зарядной индуктивности имеет дополнительный вывод, причем анод диод соединен с анодом зарядного коммута тора, между катодом которого и катодом диода включен конденсатор, а дополнительный вывод катушки зарядн, 1027803 4 индуктивности соединен с отрицательным выводом источника питания.

На фиг.1 приведена схема импульсного модулятора; на фиг.2 - эквивалентная схема модулятора; на фиг.3эпюры напряжений и токов.

Импульсный модулятор содержит источник 1 питания, зарядный коммутатор

2, резистор 3, диод 4, конденсатор 5 катушку бзарядной индуктивности, за- ro рядный диод 7, линию 8 формирования, нагрузку 9, разрядный коммутатор 10, генератор 11 поджигающих импульсов, генератор 12 запускающих импульсов, элемент 13задержки иподмодулятор 14 !5

Положительный вывод источника 1 питания через зарядный коммутатор 2, зашунтированный последовательно соединенными диодом 4, параллельно которому подключен резистор 3, и .конден- zo сатором 5, подключен к общей шине.

Отрицательный полюс источника 1 пита. ния соединен с отводом катушки зарядной индуктивности б, один вывод которой: соединен с общей шиной непо- д5 средственно, а другой - через последовательно соединенные зарядный диод

7 и линию 8 формирования, .зашунтированную последовательно соединенными нагрузкой 9 и разрядным коммутатором 10.

Выход генератора 12 запускающих импульсов подключен через генератор 11 поджигащйх импульсов к управляющему электроду зарядного коммутатора

2 и через последовательно соединенные элемент 13 задержки и подмодулятор 14 — куправляющему электроду разрядного коммутатора 10.

Работа импульсного модулятора по" ясняется с помощью схемы импульсного модулятора, представленной на фиг.2, в которой катушка 6 зарядной индуктивности с дополнительным выводом представлена упрощенной эквивалентной схемой, содержащей индуктивность

15 рассеяния, индуктивность 16 намагничивания и междувитковую паразитную емкость 17.

На фиг.3 представлены эпюра 3 напряжения 1! „ на выходе генератора 12 запускающих импульсов, эпюра 3 б напряжения ц под,на выходе генератора 11 поджигающих импульсов, эпюра 3 в тока 14„, протекающего через обмотку 8- l9 катушки 6 зарядной индуктивнос- 55 ти (индуктивность 16 намагничивания), эпюра 3 г напряжений и„ и ll< соохветственно на обмотке 18-!9 и обмот" ке 18-20 катушки 6 зарядной индуктив" ности, эпюра 3 д напряжения 0 на кондейсаторе 5 - аноде зарядного коммутатора 2, эпюра 3 е напряжения О„ф на линии 8 формирования, эпюра 3 ж напряжения U> на выходе подмодулятора 1Ч и эпюра 3 з напряжения U>: на нагрузке 9 модулятора.

В исходном состоянии конденсатор 5 заряжен до уровня напряжения источника 1 питания Е, во всех остальных точках схемы модулятора напряжения и токи равны нулю.

При подаче запускающего импульса (3 а) на вход генератора 11 поджигающих импульсов, последний формирует импульс U (3 б) . В момент времени йо, когда этим импульсом открывается зарядный коммутатор 2, через обмотку 18-19 катушки 6 начинает протекать ток il,< (3 в) по цепи: положительный вывод источника питания, зарядный коммутаор 2, обмотка

l8-l9 катушки б зарядной индуктивности (в схеме на фиг.2 через индуктивность 16 намагничивания и индуктивность !5 рассеяния я) отрицательный вывод источника питания.

Для повышения КПД заряда индуктивного накопителя используется линейный участок закона нарастания тока.

Поэтому при протекании тока i на индуктивности L обмотки 18-19 каV>7 тушки 6 создается падение напряжения которое трансформируется в обмотку 18-20 пропорционально К-отношению числа витков упомянутых обМоток, Т ° е. 02= U1 k = к „„! 4

Напряжение !) Д г) относительно общей шины модулятора во время, когда включен зарядный коммутатор 2, отрицательно, зарядный диод 7 не проводит и линия. 8 формирования не заряжается.

Заряд линии 8 формирования начинается в момент времени t = Т вы1 ключения зарядного коммутатора 2. К этому моменту времени ток ig в обмотке l8-19 катушки 6 достигает значения 11 = 11,,„„, „ а энергия Иь, запасенная в катушке Ь зарядной индуктивности будет равна

Н„= л 41 ах

2

Благодаря этой энергии ток протекающий в момент выключения зарядного коммутатора 2 через катушку 6, сохраняется, но при этом происходит

1027803 изменение полярности напряжений U и U (3 г), Следствием изменения полярности напряжения на катушке заряд-. ной индуктивности " .на аноде зарядного диода 7 - является возникновение 5 тока в цепи: обмотка 18"20 катушки 6 зарядной индуктивности, зарядный диод

7, линия 8 формирования, общая шина.

Во время протекания этого тока происходит заряд линии 8 формирования. 1О

Процесс заряда линии 8 формирования прекращается в момент времени когда энергия Иь будет полностью передана в линию 8 фориирования. В этот иомент времени напряжение на ли- 15 нии 8 формирования достигнет максимальногого значения U< U gy, котррое

l фиксируется зарядным диодом 7, а напряжение на обмотке 18-19,соответственно будет равно Q = " = -ЬФ вЂ” .2Е

rt к К

В момент времени t на управляющий электрод разрядного коммутатора 10 с выхода подмодулятора 14 поступает задержанный на время t < элементом 13 задержки импульс U О „„(3 ж). При этом линия 8 формирования разряжается, а на нагрузке 9 модулятора формируется выходной импульс U (3 3).

Применение в импульсном модуляторе зарядной индуктивности, катушка 30 которой выполнена с дополнительным выводом, позволяет уменьшить в К раз напряжение 0 (3 г) на аноде зарядного коммутатора 2 после его выключения.

Однако применение Указанного. дополни- з5 тельного вывода ведет к появлению новой индуктивности - индуктивности

15 рассеяния, включенной последовательно с индуктивностью обмотки

18-19 - индуктивностью 16 намагничи- .4о вания (фиг.2).

При открытом зарядном коммутаторе 2 через индуктивность 15 рассеяния, так же как и через .индуктивность 16 намагничивания, протекает 11,„ и, сле- 4 довательно, запасается энергия. Эта энергия., если не обеспечить путь для протекания тока 11,„ = 14 в момент времени t = Т„ .выключения заряд" ного коммутатора, вызовет всплеск на". пряжения на аноде зарядного коммутатора, который приведет к неизбежно-. му выходу из, строя последнего. указанный недостаток в предлагаемом модуляторе устранен включением параллельно зарядному коммутатору 2 последовательно соединенных диода 4, аунтированного резистором 3, и кон- денсатора 5. В этом случае после выключения зарядного коммутатора 2 ток, протекающий в индуктивности 15 рас" сеяния, замыкается по цепи (фиг.2); источник 1 питания, диод 4, конден" сатор 5, паразитная емкость 17. При протекании тока в этой цепи параэитная емкость 17 заряжается с указанной на фиг.2 полярностью, а конденсатор 5 дозаряжается на величину напряжения Ь U (3 д). Величина роста напряжения на конденсаторе 5 " аноде зарядного коимутатора 2 - в основном определяется величиной емкости указанного конденсатора и может быть сделана сколь угодно малой. Однако при атом всегда должны быть выполнены следующие два условия: (Е + 11, ) rr 0 так как в противном случае анергия

М4, запасенная к моменту выключения зарядного комиутатора в обмотке 18"19 катушки 6 зарядной индуктивности, будет частично передаваться в емкость конденсатора 5, что приведет к снижению КПц модулятора;(E +ЬОС) Uö где U >z- максимальное допустимое напряжение на аноде зарядного коммутатора.

После окончания процесса заряда конденсатора 5, последний разряжается до первоначального уровня напряжения

Е источника 1 питания через резистор

3 (3 д); одновременно происходит разряд параэитной еикости 17 через индуктивность 16 намагничивания. При разряде конденсатора 5, энергия, за- . пасенная в последнем, частично возвращается в источник питания, благодаря чему КПД модулятора из-за применения резистора 3, диода 4 и конденсатора 5 снижается незначительно.

Применение зарядной индуктивности, катушка которой имеет дополнительный вывод, выгодно отличает предлагаемый модулятор от схемы прототипа, так как позволяет снизить амплитуду всплеска .напряжения на зарядном коммутаторе во время заряда линии формиро вания, В результате не только возрастает надежность модулятора и уменьшаются

его габариты, но и становится возиожныи применение в качестве зарядного коммутатора транзисторов

Иалое падение напряжения на таком зарядном коимутаторе позволяет свести потери на неи к минииуиу и, сле. довательно, повысить КПД модулятора. Кроме того, габариты и вес

? 3027803 8 модулятора могут быть еще умень- лительного трансформатора возложить аены, а надежность дополнитель- на катушку зарядной индуктивности, ного повышена, если применит источ- конструктивно выполненную с иэолиро ник питания, выполненный по бфстранс- ванными друг от друга обмотками 18форматорной схеме, а функцию разде- 5 19 и l9-20.

ВНИИПИ Заказ 4754/58

Тираж 936 Подписнж

Филиал ППП нПатент", r Ужгород,ул.Проектная,4