Стабилизатор импульсного напряжения

 

СТАБИЛИЗАТОР ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯ)ШНИЯ, содержащий источник питания , выходные вьтоды которого зашунтированы конденсатором фильтра, параллельно которому подключены последовательно соединенные основная обмотка зарядного дросселя, зарядный диод и делитель напряжения, линейный импульсньй модулятор, вход которого параллельно пoдкJиoчeн делителю напряжения , a выход делителя соединен с входом компаратора, транзистор, эмиттер которого соединен с отрицательным вьшодом источника питания, первый диод, последовательно соединенные второй и третий диоды, причем анод второго диода соединен с общей шиной, конденсатор и дроссель, отличающийся тем, что, с целью упрощения стабилизатора и повыпения КПД при работе на несогласованную нагрузку , выход компаратора соединен с базой транзистора, коллектор которого через последовательно соединенные первый диод и введенную дополнительную обмотку зарядного дросселя подключен к катоду зарядного диода и входу -линейного импульсного модулятора , причем дополнительная обмотка зарядного дросселя включена встречно (Л основной, катод второго диода через конденсатор соединен с анодом зарядного диода, катод которого через дроссель подключен к катоду третьего § диода, a отрицательный вывод источника питания соединен с общей шиной. ел о САР 4

,.SU„„1115034 A

СОО3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК з д> С 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3612968/24-07 (22) 01.07.83 (46) 23.09.84. Бюл. У 35 (72) В.С.Уманский (53) 621.316.077.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 541281, кл. G 05 F 1/56, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

У 1040478, кл. С 05 F 1/56, 1982. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ИМПУЛЬСНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий источник питания, выходные выводы которого зашунтированы конденсатором фильтра, параллельно котОрому подключены последовательно соединенные основная обмотка зарядного дросселя, зарядный диод и делитель напряжения, линейный импульсный модулятор, вход которого параллельно подклочен делителю напряжения, а выход делителя соединен с входом компаратора, транзистор, эмиттер которого соединен с отрицательным выводом источника питания, первый диод, последовательно соединенные второй и третий диоды, причем анод второго диода соединен с общей шиной, конденсатор и дроссель, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения .стабилизатора и повьзпения КПД при работе на несогласованную нагрузку, выход компаратора соединен с базой транзистора, коллектор которого через последовательно соединенные первый диод и введенную дополнительную обмотку зарядного дросселя подключен к катоду зарядного диода и входу линейного импульсного модулятора, причем дополнительная обмотка зарядного дросселя включена встречно основной, катод второго диода через конденсатор соединен с анодом зарядного диода, катод которого через дроссель подключен к катоду третьего диода, а отрицательный вывод источника питания соединен с общей шиной.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для получения электрических импульсов стабильной .амплитуды, подаваемых на внешнюю нагрузку, например магнетронный генератор СВЧ в цередатчиках радиолокационных систем или в установках для сварки пластмассовых изделий.

Известен стабилизатор импульсного напряжения, содержащий источник питания, зашунтированный конденсатором фильтра, параллельно которому присоединены включенные последовательно основная обмотка зарядного дросселя, зарядный диод и делитель напряжения, линейный импульсный модулятор, вход которого подключен параллельно делителю напряжения, выход делителя через компаратор соединен с управляющим электродом регулирующего тиристора, катод которого соединен с общей шиной, анодом возвратного тиристора и первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соединена с отводом от дополнитепьной обмотки заряд ого дрос г5

I селякрайиие выводы которой соедине ны соответственно с катодом возвратного и анодом регулирующего тиристоров, управляющие входы которых соединены между собой через элемент задерж30 ки, а также диод, включенный между общей шиной и анодом зарядного диод.а (11.

Недостатком стабилизатора является узкий диапазон регулирования амп.литуды импульсов при работе на несог-З ласованную нагрузку.

Наиболее близкии по технической сущности к изобретению является стабилизатор импульсного напряжения, содержащий источник питания, зашунтированный конденсатором фильтра, положительный полюс источника соединен с общей шиной через включенные последовательно основную обмотку зарядного дросселя, зарядный диод и делитель напряжения, линейный иипульсный модулятор, вход которого подключен параллельно делителю напряжения, выход делителя соединен с входом компаратора, отрицательный полюс источ- о ника питания соединен с эииттерои транзистора, коллектор которого соединен с общей шиной и анодами первого и второго диодов, при этом каток первого диода соединен с одним из вы- водов нагрузки модулятора, катод второго диода через третий диод — с анодом зарядного диода, отрицательный

034 ъ полюс источника питания — с катодом второго диода через включенные последовательно конденсатор и индуктивность, регулирующий тиристор, катод которого соединен с общей шиной, анод — с анодом зарядного диода, а управляющий электрод присоединен к выходу компаратора, логический элемент ИЛИ, первый вход которого, зашунтированный резистором, присоединен к катоду первого .диода, второй вход через элемент задержки — к внешнему источнику импульсов запуска модулятора, а выход логического элемента ИЛИ через импульс,ный трансформатор — к базе транзистора С21.

Недостатком известного стабилизатора является сложность, а также низкий КПД при работе на несогласованную нагрузку.

Целью изобретения является упрощение стабилизатора и повышение КПД при работе на несогласованную нагрузКу, !

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе импульсного напряжения, содержащем источник питания, выходные выводы которого зашунтированы конденсаторои фильтра, паралельно которому подключены последовательно соединенные основная обмотка зарядного дросселя, зарядный диод и делитель напряжения, линейный импульсный модулятор, вход которого подключен параллельно делителю напри. жения, а выход делителя соединен с входом компаратора, транзистор, эмиттер которого соединен с отрицательным выводом источника питания, первый диод, последовательно соединенные второй и третий диоды, причем анод второго диода соединен с общей шиной, конденсатор и дроссель, выход компаратора соединен с базой транзистора, коллектор которого через последовательно соединенные первый диод и введенную дополнительную обмотку зарядного дросселя подключен к катоду зарядного диода и входу линейного импульсного модулятора, причем дополнительная обмотка зарядного дросселя включена встречно основной, катод второго диода через конденсатор соединен с анодом зарядного диода, катод которого через дроссель подключен к катоду третьего диода, а отрицательный вывод источника питания соединен с общей шиной.

1115

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема стабилизато; ра, на фиг. 2 — эпюры напряжений и токов в элементах стабилизатора.

Стабилизатор импульсного напряжения (фиг. 1) содержит источник 1 питания, конденсатор 2 фильтра, зарядный дроссель с основной обмоткой 3, зарядный диод 4, делитель 5 напряжения, линейный импульсный модулятор 6, 1р содержащий тиристор 7, линию 8 формирования и нагрузку 9, компаратор 10, транзистор 11, первый, второй и треI тий диоды 12-14, конденсатор 15, дроссель 16 и дополнительную обмотку 17 зарядного дросселя, причем выходные выводы источника 1 питания зашунтированы конденсатором 2 фильтра, параллельно которому присоединены включенные последовательно основная обмотка 3 зарядного. дросселя, зарядный диод 4 и делитель 5 напряжения °

Вход линейного импульсного модулятора 6 (т.е. анод и катод тиристора 7) включен параллельно делителю 5 р напряжения, выход которого соединен с входом компаратора 10, эмиттер транзистора 11 соединен с отрицательным выводом источника 1 питания, второй и третий диоды 13 и 14 включены ЗО последовательно, причем анод диода 13 соединен с общей шиной, выход компаратора 10 — с базой транзистора 11, коллектор которого через соединенные последовательно первый диод 12 и до35 полнительную обмотку 17 зарядного дросселя, включенную встречно относительно обмотки 3, подключен к катоду зарядного диода 4. Катод второго диода 13 через конденсатор 15 соеди- „ нен с анодом зарядного диода 4, катод которого через дроссель 1б подключен к катоду третьего диода 14, а отрицательный вывод источника 1 питания соедйнен с общей шиной.

Стабилизатор импульсного напряжения работает следующим образом.

В исходном состоянии, а паузах между импульсами, тиристор 7 и транзистор 11 заперты и происходит ре- gp зонансный заряд линии 8 формирования через обмотку 3 и нагрузку 9 от источника 1 до напряжения Ев. При этом предполагается, что нагрузка 9 подключена через согласующий трансформа-у тор, через первичную обмотку которого протекает ток заряда накопителя Ig (фиг, 2C). Часть зарядного

034 4 напряжения Е8 с выхода делителя 5 поступает на вход компаратора 10.

Как только напряжение Ее достигнет величины заданного номинала Еа щ, на выходе компаратора 10 появляется импульс Е„, отпирающий транзистор 11 (фиг. 2s). При этом все напряжение Е нон > Е» прикладывается к обмотке 17, имеющей меньшее число витков, чем обмотка 3 (где Е„ - напряжение источника 1). В резульатате на обмотке 3 возникает напряжение Е, которое стремится стать большим, чем напряжение Е источника 1. Напряжение Е в момент отпирания транзистора 11 и диода 12 прикладывается плюсом к плюсу источника 1 и минусом к аноду диода 4, так как обмотки 3 и 17 включены встречно одна относительно другой (фиг. 2в). В результате диод 4 запирается, а диод 13 открывается. .Избыточная энергия, накопленная как в линии 8, так и в индуктивности обмотки 3 зарядного дросселя, передается частью в источник 1 и конденсатор 2, а частью в конденсатор 15 по цепи, обмотка 3 — конденсатор 15— диод 13 — источник 1, зашунтированный конденсатором 2. В результате запирания диода 4 и отпирания диода 12 и транзистора 11 дальнейшее нарастание напряжения Е8 на линии 8 прекращается. Тем самым достигается фиксация напряжения Е> на. заданном уровне Ep Ä, = corist В течение интервала Т, пока импульс Е удерживает транзистор 11 в открытоМ состоянии, напряжение Е„ на конденсаторе 15 ,возрастает (фиг. 2г). После окончания импульса Ею транзистор 11 запирается, энергия из обмотки 3 дросселя к этому времени полностью передается в источник 1 и конденсатор 15, поэтому диоды 13, 14 и 4 запираются.

В момент поступления очередного импульса запуска Е на управляющий электрод тиристора 7 он отпирается, и на нагрузке 9 формируется импуль Е стабильной амплитуды, зависящей однозначно от величины ЕВн, = const (фиг. 2ь.,е ). Этот импульс получается в .результате полного разряда линии 8 формирования на нагрузку 9 через тиристор 7. При этом предполагается, что сопротивление нагрузки 9 равно характеристичес1115034

3 кому сопротивлению линии 8 формирования. Длительность импульса Ео определяется величиной удвоенного времени задержки в линии 8.

После разряда линии 8 тиристор 7 выключается, и начинается следующий цикл резонансного заряда линии 8.

При этом первоначально из-за запирания диода 4 напряжением Ее, поступающим на его катод через диод 14, за- 10 ряд линии 8 идет по цепи: источник 1— обмотка 3 — конденсатор 15 — диод 14дроссель 1б — линия 8 — нагрузка 9.

После разряда конденсатора 15 открывается диод 4, и дальнейший заряд 15 линии 8 протекает по цепи: источник 1 — обмотка 3 — диод 4 — линия 8 - нагрузка 9.

Таким образом, избыточная энергия, переданная в конденсатор 15 при от- 20 пираний транзистора 11, в течение интервала времени Тю из линии 8 и индуктивности обмотки 3 вновь возвращается в линию 8. Этим достигается повышение КПД стабилизатора. 25

Диод 12 при этом запирается, поскольку напряжение на его аноде в течение части зарядного цикла отрицательно. Тем самым достигается защита коллектора -р-и транзистора 11 от поступления на него напряжения отрицательной полярности.

Если сопротивление нагрузки 9 окажется меньшим, чем характеристическое сопротивление линии 8, то после окончания импульса в линии 8 остается некоторая часть неизрасходованной энергии (отразившейся от рассогласования нагрузки 9). На линии 8 окажется напряжение отрицательной полярности, которое может вызвать отпирание диодов 4 и 13. В результате избыточная энергия из линии 8 (возникшая в результате отмеченного рассогласования нагрузки) передается в основном в конденсатор 15. Индуктивность дросселя 16 выбирается достаточно большой величины, чтобы практически, предотвратить протекание через нее тока разряда линии 8 в этих условиях. В начале следующего зарядного цикла энергия из конденсатора 15 аналогично передается обрат но в линию 8. Этим достигается повышение КПД стабилизатора при работе

его на несогласованную нагрузку. 1115034 8

2F /mort

УО

Ф Еу г Ejy

7

О

Составитель В.Мосин

Техред Ж .Кастелевич Корректор Г.Решетник

Редактор В.Данко

Заказ 6769/34 Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIIIII "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4