Генератор импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах формирования мощных электрических импульсов с регулируемой длительностью, например в радиолокационных системах или тех .нологических электрофизических установках . Цель изобретения - повышение КПД достигается путем улучшения формы выходных импульсов генератора, Для этого в генератор импульсов, содержащий источник питания, форми- . рующую линию 2, зарядную цепь 3, нагрузку 4, управляемые ключи 5 и 6 и блок 9 управления дополнительно введены емкостный накопитель 7 энергии, дополнительный.управляемый ключ 8 и схема 10 управления этим ключом. Емкостный накопитель 7 может быть выполнен в виде формирующей линии. Варианты выполнения схемы 10 управле-: ния приводятся в описании изобретения . 2 3. п. ф-лы, 2 ил. гч Ра.1

COlO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (50 4 Н 03 К 3 53

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

° и

° 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Й А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 951666 (21) 4042001/24-21 (22) 25,03,86 (46) 23.11.87. Бюл. ¹ 43 (?2) В. M. Громовенко (53) 621.373(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 951666, кл. Н 03 К 3/53, 1982. (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к импульс. ной технике и может быть использовано в устройствах формирования мощных электрических импульсов с регулируемой длительностью, например в радиолокационных системах или технологических электрофизических устаковках, Цель изобретения — повышение

КПД достигается путем улучшения формы выходных импульсов генератора.

Для этого в генератор импульсов, содержащий источник 1 питания, форми- . рующую линию 2, зарядную цепь 3, нагрузку 4, управляемые ключи 5 и 6 и блок 9 управления дополнительно вве" дены емкостный накопитель 7 энергии, дополнительный .управляемый ключ 8 и схема 10 управления этим ключом. Емкостный накопитель 7 может быть вы-. полнен в виде формирующей линии. Варианты выполнения схемы 10 управле-. ния приводятся в описании изобретения. 2 з,п. ф-лы, 2 ил, 1354398

Изобретение относится к импульсной технике, а точнее к генераторам электрических импульсов, может быть применено в устройствах формирования мощных электрических импульсов с регулируемой длительностью, например в радиолокационных установках или в технологических электрофизических установках, и является усовершенствованием известного генератора по авт. св, JJ 951666.

Цель изобретения — повышение КПД путем улучшения формы выходных импульсов генератора импульсов.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема генератора импульсов; на фиг, 2 — выполнение схемы управления дополнительным управляемым ключом.

) енератор импульсов (фиг. 1) содержит. источник питания, формирующую линию 2, зарядную цепь 3, последовательно соединенные нагрузку

С;

4 и управляемый ключ 5,второй $"ïравляемый ключ 6, емкостный накопитель 7 энергии, дополнительный управляемый ключ 8, блок 9 управления, и схему 10 управления дополнительным управляемым ключом 8.

Схема 10 управления (фиг ° 2) состоит из датчика Il тока и блока !2 запуска, ключ 6 соединен через ключ 8 с первым выводом, а через накопитель 7 с вторым выводом источника 1, Генератор работает следующим образом.

В исходном состоянии формирующая линия 2 разряжена, все управляемые ключи заперты, на емкостном накопителе 7 энергии напряжения нет, Токов в цепях генератора импульсов нет, В момент времени t импульсом схемы 10 управления включается управляемый ключ 8, накопитель 7 энергии заряжается от источника 1 питания до напряжения U, по достижении этого напряжения управляемый ключ 8 запирается, Одновременно с этим процессом начинается процесс зарядки формирующей линии 2 от емкостного накопителя 7 энергии через резонансную зарядную цепь 3. Так как волновое сопротивление зарядной цепи 3 больше сопротивления цепи подзарядки емкостного накопителя 7 через управляемый ключ 8 от источника

1 питания, то практически зарядка формирующей линии определяется напряжением U на емкостном накопителе энергии 7 °

Реальная зарядная цепь 3 имеет некоторое паразитное активное сопротивление, поэтому формирующая линия 2 заряжается лишь до напряжения

U< (21J,, Из-за конечности отношения

10 емкостей формирующей линии 2 и емкостного накопителя 7 энергии, последний в процессе зарядки формирующей линии 2 разряжается до напряжения 1J . Когда формирующая линия 2 о

15 заряжена, в момент времени t< импульсом из блока 9 управления включается управляемый ключ 5 и формирующая линия ? начинает разряжаться на нагрузку 4. При этом в последней начи20 нается формирование импульса, а ло формирующей линии 2 распространяется волна, амплитуда напряжения которой в случае согласованной нагрузки рав1

25 на Ue = 2П<

После включения управляемого ключа 5 через некоторое время (где ь — время прс<бега волной всей формирующей линии 2), в момент вре30 мени t импульсом из блока 9 управления. включается управляемъ<й ключ 6 и формирующая линия 2 начинает разряжаться на накопитель 7 энергии.

При этом по формирующей линии 2 распространяется навстречу первой вторая волна, амплитуда напряжения которой определяется разностью напряжения зарядки Ц, формирующей лиI нии 2 и остаточного напряжения U, 4О иа н <копит®

Uo °

Так как остаточное напряжение

U, меньше исходного напряжения зарядки U емкостного накопителя 7, 45 то амплитуда напряжения второй волны в предлагаемом устройстве больше, чем в известном устройстве, Вследствие того, что разность напряжения зарядки U, формирующей линии

2 и остаточного напряжения U, на накопителе 7 энергии определяется в предлагаемом устройстве только потерями в зарядной цепи и не зависит от соотношения их емкостей, а само напряжение зарядки U< формирующей линии 2, определяющее амплитуду на< пряжения первой волны, зависит, в частности, от соотношения емкостей формирующей линии 2 и накопителя 7

1354398

50 энергии, всегда, т.е. при любых потерях энергии в зарядной цепи 3, можно добиться равенства амплитуд обеих волн, 5

В момент времени с движущиеся навстречу одна другой волны встречаются и, при условии равенства их амплИтуд, отражаются друг от друга, как от разомкнутого конца формирующей линии. По возвращении первой волны к последовательно соединенным нагрузке 4 и управляемому ключу 5 формирование выходного импульса заканчивается, а по возвращении второй волны к управляемому ключу 6 заканчивается процесс возврата неиспользованной энергии из формирующей линии 2 в накопитель 7 энергии. После окончания этих процессов, когда формирующая линия 2 разряжена, импульсом схемы 10 управления вновь включается управляемый ключ 8 и осуществляет подзарядку накопителя 7 энергии до напряжения U, Далее процес- 25 сы в схеме периодически повторяются, так как выходной импульс формируется за время двойного пробега первой волны по формирующей линии 2 до точки встречи со второй волной, то длительность сформированного в нагрузке импульса равна с — ht

Т„2(bt + — = C+ ht (4

2 и при изменении et от — до + изменяется от 0 до 2 (отрицательное gt означает, что t, > t т.е. первым должен быть включен управляемый ключ 6, а вторым — управляемый ключ .5 через время / tJ=

=/с -t,/= t<-t ), Таким образом, вследствие того, что в предлагаемом генераторе импульсов за счет введения в него емкостного накопителя 7 энергии и до1 полнительного управляемого ключа 8 со схемой 10 управления амплитуда волны возвращающей неиспользуемую при формировании выходного импульса энергию из формирующей линии 2, увеличена по сравнению с известным, увеличивается и количество возвращаемой энергии. Выходной импульс формируется без "пьедестала", а КПД генератора импульсов возрастает, При использовании в предлагаемом генераторе импульсов в качестве емкостного накопителя 7 энергии конденсатора, после окончания выходного импульса может наблюдаться "хвост" в виде нарастающего напряжения и исчезающий через время 2Г - uö . Это обусловлено тем, что по мере возврата энергии из формирующей линии 2 в конденсатор, последний постепенно заряжается, а напряжение второй волны в формирующей линии 2 с течением времени падает. Этот эффект не позволяет полностью исключить

"пьедестал", особенно при малом значении волнового сопротивления формирующей ликии 2,. и не позволяет получить максимальный КПД. Если же емкостный накопитель 7 энергии выполнить в виде формирующей линии, то в генераторе получен максимальный

КПД, так как возврат энергии в такой накопитель энергии осуществляется при постоянном напряжении на его входе. Работа генератора импульсов при этом в принципе не меняется так как соотношение амплитуд первой и второй волн определяется только соотношениями суммарных емкостей формирующей линии 2 и накопителя 7 энергии и потерями энергии в зарядной цепи 3.

В предлагаемом генераторе схема

10 управления может синхронизироваться обычным способом из блока 9 управления через потенциально развязанный трансформатор или высоковольт" ный конденсатор, задерживать сигнал синхронизации на требуемое время, например, с помощью линии задержки и после этого включать управляемый ключ 8. Однако такое выполнение не сложно и ненадежно, Возможно выполнение схемы 10 управления в более простом виде без связи с блоком 9 управления, например, с помощью делителей напряжения или датчиков тока, так как информацию о требуемом моменте включения управляемого ключа 8 может получить непосредственно от формирующей линии 2.

В случае выполнения схемы 10 управления в виде датчика 11 тока с дополнительным блоком 12 запуска, работающих под потенциалом зарядки

l емкостного накопителя 7 энергии, ука" занные недостатки полностью устраня!

354398 формулаизобретения

1. Генератор импульсов по авт. св. Р 951666, о т л и ч а ю щ и й— с я тем; что, с целью повышения КПД путем улучшения формы выходных им1

Составитель В ° Ермаков

Редактор M. Бланар Техред А.Кравчук Корректор О. Кран цова

Заказ 5713/54 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул, Проектная, 4 ются. Это обусловлено тем, что момент окончания протекания тока через второй управляемый ключ 6, регистрируемый чувствительным элементом датчика 11 тока, полностью определяет момент включения управляемого ключа 8, так как в этот момент прекращается возврат энергии из формирующей линии 2 в емкостный накопитель

7 энергии, а также тем, что в такой схеме 10 управления отсутствуют элементы, работающие под высоким на. пряжением. Блок 12 запуска предназначен для первого включения управляемого ключа 8, когда никаких процессов в генераторе еще не происходит и напряжение существует лишь на выходах источника 1 питания. В блоке

12 запуска могут быть элементы, работающие под высоким напряжением, но из-за кратковременности работы блока 12 запуска они рассчитываются на малую мощность и ввиду этого практически не сказываются на простоте, надежности и КПД генератора импульсов. пульсов, в него введены емкостный накопитель энергии и дополнительный управляемый ключ со схемой управления, причем второй вывод второго управляемого ключа соединен через дополнительный управляемый ключ с первым выводом источника питания, а через емкостный накопитель энергии— !

0 с вторым выводом источника питания, а управляющий вход дополнительного управляемого ключа соединен с выходом схемы управления, 2 ° Генератор по и. 1, о т л и !

В чающий с я тем, что, с целью получения максимального КПД, емкостный накопитель энергии выполнен в виде формирующей линии.

20 3, Генератор по п, 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что схема управления дополнительным управляемым ключом содержит блок запуска и датчик тока, выходы которых соединены

28 с управляющим входом дополнительного управляемого ключа, общая шина датчика тока соединена с общей точкой

I соединения этого ключа с емкостным накопителем энергии, а чувствительд ный элемент датчика тока расположен в электрической цепи между вторым выводом второго управляемого ключа и емкостным накопителем энергии,