Устройство для сканирования пучком заряженных частиц

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКАНИРОВАНИ ПУЧКОМ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержаще блок питания и электромагнит, первы вывод которого подключен к датчику тока, к выходу которого подключен вход регулятора тока, второй вход которого соединен с выходом задающе го генератора опорного напряжения, а выход через широтно-импульсный мо дулятор соединен с базой транзистор ного ключа, выход которого через шунтирующий диод подключен к датчику тока и первому выводу источника постоянного напряжения, второй вывод которого соединен с входом транзисторного ключа, отличающеес я тем, что, с целью повьппения быстродействия и точности регулирования тока, в него введены второй транзисторный ключ, второй широтно-импульсный.модулятор, резистор, конденсатор , источник смещения и сумматор , при этом первый вход сумматора подключен к выходу регулятора тока, второй подключен к выходу источника смещения, а выход - к входу второго широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен с.базой второго транзисторного ключа, вход которого соединен с выходом первого транзисторного .ключа, а выход подключен к второму выводу обмотки электромагнита и через последовательно соединенные диод и конденсатор, шунтированный резистором, подключен к первому выводу источника постоянного напряжения .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 05 Н 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1

ГОСУДа СТВЕННЫй HOMHTET CCCP

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3859881/24-21 (22) 21.01.85 (46) 15.01.88. Бюп. К 2 (72) В.В.Камьппев, Ю.Кан и Б.Н.Пытляк (53) 621.384.6 (088.8) (56) Додик С.Д., Гальперин Е.И, Источники электропитания на полупроводниковых приборах. М.: Сов. радио, 1969, с. 406.

АвТорское свидетельство СССР

Р 932582, кл. Н,2 М 3/135,. 1980, (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКАНИРОВАНИЯ

ПУЧКОМ ЗАРЯЖЕННИХ ЧАСТИЦ, содержащее блок питания и электромагни1, первый вывод которого подключен к датчику тока, к выходу которого подключен вход регулятора тока, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора опорного напряжения, а выход через широтно-импульсный модулятор соединен с базой транзисторного ключа, выход которого через шунтирующий диод подключен к датчи.Я0 1263188 А1 ку тока и первому выводу источника постоянного напряжения, второй вывод которого соединен с входом транзисторного ключа, отличающеес я тем, что, с целью повьппения быстр одей ст вия и точно ст и р е гулиро вания тока, в него введены второй транзисторный ключ, второй широтно-импульсный.модулятор, резистор, конденсатор, источник смещения и сумматор, при этом первый вход сумматора подключен к выходу регулятора тока, второй подключен к выходу источника смещения, а выход — к входу второго широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен с,базой второго транзисторного ключа, вход которого соединен с выходом первого транзисторного,ключа, а выход подключен к второму выводу обмотки электромагнита и через последовательно соединенные диод и конденсатор, шунтированный резистором, подключен к первому выводу источника постоянного напряжения.

1263188

Изобретение относится к технике импульсного питания электромагнитов и может быть использовано в качестве устройства для сканирования пучка

5 ускоренных частиц ускорителей.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства и точности при генерировании импульсных токов в обмотке электромагнита.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — диаграммы, поясняющие его р аботу. ь

Устройство содержит цепь, состоящую из последовательно соединенных источника 1 постоянного напряжения, транзисторных ключей 2, 3 обмотки

4 электромагнита, датчика 5 тока.

Диод 6 анодом подсоединен к точке 20 соединения источника 1 . постоянного напряжения и датчика 5 тока, а катодом - к эмиттеру транзисторного ключа 2. Диод 7 катодом соединен с эмиттером транзисторного ключа 3 и обмот- 25 кой 4 электромагнита, а анод через параллельно соединенные конденсатор

8 и резистор 9 подсоединен к аноду диода- 6. Выход датчика 5 тока соединен с первым входом .регулятора 1О 30 тока, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 11 опорного напряжения, а выход - с базой транзисторного ключа 2.через широтно-импульсный модулятор 12 и через сумматор 13 и широтно-импульсный модулятор 14 с базой транзисторного ключа 3. Выход источника 15 смещения подключен к второму входу сумматора 13.

На диаграмме i — ток через обмотку 4 электромагнита; i Π— требуемое значение тока обмотки, задаваемое генератором 11, U у, - сигнал управления с выхода регулятора 10; U - сиг-45 нал управления с выхода сумматора 13, Б„„д- модулирующий сигнал широтно-импульсных. модуляторов 12, 14; U — напряжение, приложенное к обмотке; — напряжение на конденсаторе 8.

Устройство работает следующим

50 образом.

С момента t сигнал управления

U„,,имеет положительную величину.

При этом сигнал U оказывается больше напряжения смещения, обеспечивая полностью открытое состояние транзисторного ключа 3 на весь период времени,- когда U q > ОО, так как напряжение смещения выбрано равным амплитуде модулирующего напряжения U

Транзисторный ключ 2 отпирается в момент первого, следующего за tо нулевого значения модулирующего напряжения. Ток через обмотку электро-магнита протекает от источника 1 через открытые транзисторные ключи 2, 3 и нарастает. По мере приближения его величины к текущему опорному значению тока 1, задаваемому с помощью задающего генератора 11 опорного напряжения, сигнал управления U начинает уменьшаться и в момент сравнения с модулирующим напряжением U „,д ключ 2 вновь запирается, а ток магнита замыкается через шунтирующий диод 6 и открытый ключ 3, спадая по экспоненте. Синхронно с формированием следующего периода модулирующей частоты процесс повторяется. Следует отметить, что скорость нарастания тока от периода к периоду падает, что требует увеличения времени открытого состояния ключа 2 за период U . РаМод бота устройства в таком режиме продолжается до момента t, когда сигнал управления U не станет отрицательным, так как ток в магните в этот момент оказывается большим заданного.

С этого момента до момента t тран-. зисторный ключ 2 закрывается и ток в магните спадает по экспоненте через ключ 3 и шунтирующий диод 6. Сигнал управления U „ становится при этом меньше амплитуды модулирующего сигнала U„, è в момент их сравнения ключ 3 запирается. При этом ток обмотки магнита i замыкается через м параллельно соединенные резистор 9 и конденсатор 8 и диод 7. Так как напряжение на конденсаторе 8 в этот момент равно нулю, то почти весь ток проходит через конденсатор 8 и заряжает его. При этом ток 1.„ начинает спадать интенсивнее, приближаясь к текущему опорному значению 1, что вызывает уменьшение.по абсолютной величине сигнала управления U „, и соответственно увеличение сигнала

U < . В момент сброса U,ä открывается ключ 3 и ток i „снова замыкается через шунтирующий диод 6 и ключ 3.

При этом конденсатор 8 разряжается через резистор 9, сигнал U, по абсолютному значению опять начинает увеличиваться, а сигнал U падать, и в момент его сравнения с U„yp вновь

12б3188 у яа и у

Составитель С.Шитов

Техред И.Верес Корректор В. Бутяга

Редактор T. Þð÷èêo âà

Заказ 715 Тираж 833

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ключ 3 запирается и ток 1„замыкается через конденсатор 8, резистор 9 и диод 7. Так как конденсатор 8 в этот момент заряжен до некоторого напряжения, то скорость спада тока „по отношению к естественному спаду тока по экспоненциальному закону с постоянной времени магнита (на графике д„ f (t), на фиг.2 показан пунктиром) при отсутствии диода 7, конденсатора 8, резистора 9 и ключа

3 (как в прототипе) увеличивается, а рост напряжения на .конденсаторе

8 замедляется. В момент сброса напряжения U„ù вновь происходит от. пирание транзисторного ключа 3 и процесс повторяется снова до момента

t < изменения полярности сигнала управления 11 „. 20

Таким образом, транзисторным ключом 3 с помощью широтно-импульсного модулятора 14 осуществляется регулирование постоянной времени магнита на спаде тока, а лишняя энергия, за- 25 пасенная в магните, раходуется .на, периодический перез аряд конденсатора

8, который разряжается через резистор 9.

Ток магнита iù отличается от заданного о на величину заданной точности стабилизации и на фиг,2 изображен утрированно для, лучшего понимания работы устройства.

Форма задающего напряжения может отличаться от треугольной. В случае, если кривая естественного спада тока магнита проходит круче, чем кривая заданного закона, то транзисторный ключ 2 продолжает работать, добавляя недостающую энергию в магнит, до тех пор, пока кривая естественного спада не окажется вьппе заданной. Кроме того, при малой величине уровней квантования широтно-импульсного модулятора, т.е. малом числе периодов его модулятора sa период заданного опорного напряжения, возможна одновременная работа обоих ключей в режиме широтно-импульсного модулирования, На фиг.1 приведена схема устройства, в котором ключи подключены к положительному выводу источника питания. При необходимости применения источника противоположной полярности включение диодов и ключей соответственно должны быть изменены.