Высоковольтный переключатель

 

Изобретение предназначено для применения преимущественно в импульсных модуляторах передатчиков радиолокационных систем, а также в установках для ускорения заряженных частиц . Цель изобретения - повышение быстродействия при формировании выходных импульсов положительной полярности . Высоковольтный переключа

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (50 4 Н 03 К 17/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

П

r р, f9 j

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTVM

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2I) 4172214/24-21 (22) 30,12.86 (46) 30,06.88, Бюл, 1В 24 (72) В.С,Уманский (53) 621.382 (088.8). (56) Авторское свидетельство СССР

У 1127091, кл. Н 03 К 17/60, 30.11.84

Авторское свидетельство СССР

В 1150752, кл. Н 03 К 17/56, I5.04, 85. (54) BblCOKOBOJIhTHHA ПЕРЕ К1ПОЧАТЕЛЬ (57) Изобретение предназначено для применения преимущественно в импульсных модуляторах передатчиков радиолокационных систем, а также в установках для ускорения заряженных частиц. Цель изобретения — повьппение быстродействия при формировании выходных импульсов положительной полярности. Высоковольтный переключаi 406772 тель содержит М основных источников

1.1 — I.M питания, М идентичных ключевых устройств 2.1-2.М, включающих ключевой элемент 3, две фиксирующие RC-цепочки 4,5, полевой транзистор 11 и резистор 12. Устройство содержит также нагрузку 13 и источник

14 управляющих импульсов. Новым является введение в каждое иэ ключевых

Изобретение относится к.импульсной технике и может быть использовано в импульсных модуляторах передатчиков радиолокационных систем (РЛС), а также в установках для ускорения заряженных частиц.

Целью изобретения является повышение быстродействия при формировании выходных импульсов. 1О

На чертеже изображена принципиальная схема высоковольтного переключателя, Высоковольтный переключатель содержит M основных источников 1,1 — !5

I,М питания, включенных последовательно и согласно, и M включенных последовательно идентичных ключевых устройств 2,1,-2.M каждое из которых содержит ключевой элемент 3, первую 20

4 и вторую 5 фиксирующие цепи. Первая цепь 4 содержит резистор 6, зашунтированный диодом 7, вторая цепь 5 резистор 8, зашунтированный диодом

9. Кроме того, высоковольтный пере- 25 ключатель содержит параллельную RCцепь 10 и управляющий полевой транзистор 11. Между его затвором и истоком включен резистор 12, При этом к управляющему электроду ключевого элемента 3 присоединен катод диода 7 в цепи 4, а к стоку транзистора ll подключен анод диода 9 в цепи 5, Имеются также нагрузка 13 и источник

14 управляющих импульсов с первой парой выходных шин 15 и 16 ° Второй

35 электрод ключевого элемента 3 в каждом предыдущем ключевом устройстве

2.М-l.соединен с затвором управляющего полевого транзистора 1 в последующем ключевом устройстве 2.M ° Высоковольтньп! переключатель содержит устройств 2,1-2 ° М,вспомогательного источника 18 питания и ограничителя

19 амплитуды, а также применение полевых транзисторов 11 в ключевых элементах. Переключатель может быть использован, например, в качестве подмодулятора — источника положительных импульсов, поступающих на сетку модуляторных ламп, 1 ил, также M разделительных конденсаторов

1 7. 1 — 1 7. М, В каждое из ключе вых у стройств 2,1-2.М введен вспомогательный источник 18 питания и ограничитель 19 амплитуды в составе стабилитронов 20 и 21, включенных встречно и последовательно, Ключевые элементы 3 выполнены на полевых транзисторах, а источник 14 управляющих импульсов снабжен И-1 дополнительными парами выходных шин 22,М-I и 23.И-I.

Первые шины 15 и 22.M-I каждой иэ пар (основной и дополнительных) подключены непосредственно к первому электроду ключевого элемента 3 (истоку транзистора) и к истоку транзистора 11 в соответствующем ключевом устройстве 2.1-2,М. Вторые шины 16 и

23.М-I каждой из указанных пар через соответствующий разделительный конденсатор 17,1 — 17.М подключены к управляющему электроду того же клю чевого элемента, т.е. к затвору транзистора 3. Анод диода 7 в фиксирующей цепи 4 соединен с отрицательным полюсом источника 18, положительная шина которого соединена с катодом диода 9 в фиксирующей цепи 5, Парал— лельная RC-цепь 10 включена между управляющим электродом ключевого элемента 3 (затвором транзистора) и положительным полюсом соответствующего основного источника 1,) — 1,M. питания, Ограничитель 19 амплитуды включен между первым и управляющим электродами соответствующего ключевого элемента 3 (между затвором и истоком транзистора). Нагрузка 13 включена между затвором полевого транзистора 11 в первом ключевом устройстве

2,1 и отрицательной шиной первого

772

Положительный перепад напряжения, образующий на ограничителе 19 в устройстве 2.М, поступает на затвор о транзистора 3 и удерживает его в открытом состоянии после окончания импульса запуска, Лмплитуда перепада при этом ограничивается стабилитроном 21. На нагрузке 13 формируется выходной импульс, имеющий положительную полярность, Одновременная подача импульсов запуска на затворы всех транзисторов 3 обеспечивает их одновременное включение, что способствует уменьшению времени включения всего высоковольтного переключателя, Дополнительное уменьшение времени включения достигается за счет описанного действия положительной обратной связи. При одновременном включении всех транзисторов 3 уменьшается опасность появления коммутационных пере1406 основного источника 1,1 питания. Положительная шина последнего источника I,M питания соединена с вторым электродом (стоком транзистора) клю5 чевого элемента 3 в последнем ключевом устройстве 2.М, Источник 14 управляющих импульсов может быть выполнен на основе какоголибо известного схемного решения. На- !О пример, в состав источника 14 может входить импульсный трансформатор 24 с М вторичными обмотками 25.1-25.М, к которым присоединены выходные шины 15.1 16.1, 22.М-I и 23.М-I. К 15 крайним выводам первичной обмотки 26 присоединены выходы генератора 2 7 импульсов, а средняя точка обмотки 26 соединена с общей шиной, Генератор

27 импульсов может быть выполнен на 20 основе какого-либо известного схемного решения, например, в виде ждущего мультивибратора, Высоковольтный переключатель работает следующим образом, 25

Первоначально включаются источники 18 питания, источники 1.1 — I,М обесточены, и управляющие импульсы от источника 14 не поступают, Полевые транзисторы 11 в этих условиях 30 открыты, так как в отсутствие управляющих импульсов напряжения на этих затворах равны нули. Начальный ток стока каждого транзистора ll протекает по цепи: положительный полюс источника 18 питания — резистор 8 канал открытого транзистора II стабилитрон 21 — стабилитрон 20 — резистор 6 — отрицательная шина источника 18 питания. При этом диоды 7 и 40

9 заперты, а на стабилитронах 20 и

21.в ограничителе 19 образуется стабильное напряжение, приложеннде минусом к затвору транзистора 3, чем и обеспечивается его запирание. 3а- 45 .пертое исходное состояние транзисторов 3 сохраняется и после включения источников I,I-I.M, при этом ток через резисторы 12 и нагрузку 13 от источника 1,!†I,М питания не проте- 50 кает, Напряжение ограничивается стабилитроном 20.

При поступлении кратковременного импульса запуска положительной полярности от источника 14 по шинам 15, l6, ?2,М-I и 23,М-I через разделительные конденсаторы 17,I — 17.М на затвор каждого иэ транзисторов 3 они одновременно отпираются, Через транэисторы 3, резисторы 12 и нагрузку 13 начинает протекать ток. На резисторах 12 образуются. отрицательные импульсы, поступающие на затворы транзисторов II, и последние при этом запираются. Одновременно начинается протекание первого тока по цепи: положительная шина источника I, питания-.

RC-цепь 10 в устройстве 2.1 — ограничитель 19 в устройстве 2,1 — резистор 12 в устройстве 2.1 — нагрузка

13 — отрицательная шина источника

1.1 питания, При этом на ограничителе 19 образуется положительный перепад напряжения, поступающий на затвор транзистора 3 в ключевом устройстве 2.1. Таким путем осуществляется замыкание контура положительной обратной связи, Ее действие обеспечивает ускоренное включение транзистора

3, а также удержание его в открытом состоянии после окончания импульса запуска ° Диоды 7 и 9 при этом запираются.

Одновременно с первым током начинается протекание M-ro тока по цепи:, положительная шина источника I.М—

RC-цепь 10 в устройстве 2.M — ограничитель 19 в устройстве 2.M — резистор 12 в устройстве 2.М вЂ” канал открытого транзистора 3 в устройстве

2,1 — резистор 12 в устройстве 2.! нагрузка 13 — отрицательная шина источника 1,1 — отрицательная шина источника I.М, Диоды 7 и 9 в устройстве 2.М при этом заперты.

15 состояние. ния, 50

5 14067 напряжений (их появление обусловлено неодновременным включением транзисторов) ° Ускоренное включение транзисторов достигается также благодаря фор5 сирующему действию RC-цепей 10, В момент окончания импульса на затворы транзисторов 3 одновременно поступают отрицательные импульсы сброса по шинам 15, 16, 22,М-1 и 10

23.И-1 через конденсаторы )7.1ò17.М от источника 14. Эти импульсы ограничиваются по амплитуде с помощью стабилитронов 20 и обеспечивают одновременное запирание транзисторов 3 в устройствах 2,1-2,М. При этом напряжения на затворах транзисторов 11 об" ращаются в "0" и транзисторы отпираются, Вновь начинается прохождение начальных токов стока через транзис- 2п торы 11 и образование отрицательных перепадов напряжения, которые удерживают транзисторы 3 в устройствах

2.1-2.М в эaIIертом состоянии.

Таким образом, элементы высоко- 25 вольтного переключателя после импульса сброса возвращаются в исходное

Одновременная подача импульсов ЗО сброса на затворы всех транзисторов

3 обеспечивает их одновременное выключение, что способствует уменьшению времени выключения всего высоко-.

BoJIbTHoI o переключателя. Дополнительное уменьшение указанного времени достигается эа счет использования полевых транзисторов 3, у которых практически нет явлений рассасывания неосновных носителей зарядов, вызы- 40 вающих замедление процесса выключеФормула изобретения

Высоковольтный переключатель, содержащий М основных источников питания, включенных последовательно и согласно, и И включенных последовательно идентичных ключевых устройств, каждое из которых содержит ключевой элемент, первую и вторую фиксирующие цепи, каждая из которых содержит резистор, зашунтированный диодом, параллельную RC-цепь и управляющий полевой транзистор, между затвором и истоком которого включен резистор, при этом к управляющему электроду ключевого элемента присоединен катод диода в первой фиксирующей цепи, к стоку управляющего полевого транзистора подключен анод диода второй фиксирующей цепи, нагрузку, первую пару управляющих шин, второй электрод ключевого элемента в каждом предыдущем ключевом устройстве соедин с затвором управляющего полевого транзистора в последующем ключевом устройстве, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия при формировании выходных импульсов, введены M разделительных конденсаторов и М-1 дополнительных пар управляющих шин, а в каждое из ключевых устройств введены вспомогательный источник питания и ограничитель амплитуды, ключевые элементы выполнены на полевых транзисторах, причем первая шина каждой из пар (основной и дополнительных) подключена к первому электроду ключевого элемента и к истоку управляющего полевого транзистора в соответствующем ключевом устройстве, вторая шина каждой иэ упомянутых пар через соответствующий разделительный конденсатор подключена к управляющему электроду того же ключевого элемента, анод диода в первой фиксирующей цепи соединен с отрицательной шиной вспомогательногo источника питания, положительная шина которого соединена с к ат одом диода во в то ро и фи к с ирующе и цепи, параллельно RC-цепь включена между управляющим электродом ключевого элемента и положительной шиной соответствующего основного источника питания, ограничитель .амплитуды — между первым и управляющим электродами соответствующего ключевого элемента, нагрузка включена между затворами управляющего полевого транзистора в первом ключевом устройстве и отрицательной шиной первого основного источника питания, а положительная шина М-го основного источника питания соединена с вторым электродом ключевого элемента в М-м ключевом устройстве.

ВБИПИ Заказ 3206/53 Тираж 928 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4