Генератор пачек импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах импульсного питания ускорителей заряженных частиц и лазеров. Цель изобретения - увеличение количества импульсов в пачке и улучшение массогабаритных показателей. Генератор пачек импульсов содержит четыре магнитных генератора импульсов 1-4 и нагрузку 5. В состав каждого из магнитных генераторов импульсов входят зарядные элементы 6-21, накопительные конденсаторы 22-37, первичные ключи 38-53, насыщающиеся дроссели 54-69, 74-77 и 79 и конденсаторы 70-73, 78. Введение в устройство новых элементов 54...69 выбор числа магнитных генераторов импульсов на единицу больше коэффициента сжатия выходного звена каждого из них, а также обеспечение размагничивания дросселей импульсами напряжения позволяет увеличить быстродействие устройства. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 К 3/53

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4280245/24-21 (22) 16.06.87 (46) 23.12.90. Бюл, К 47 (71) Институт сильноточной злектроники СО

АН СССР (72) Н.Г.Шубкин и В.А.Визирь (53) 621,376,5(088.8) (56) Меерович Л.А. и др. Магнитные генераторы импульсов. — М.: Советское радио, 1968, с,251, рис.7.5а.

iEEE Conference record of 1982 fifteenth

power modulator symposium р.4...8.

ОЛ,Sirx et.ai, Ar lrvestigution into the

repetition rate Ifmitions of magnetic snitshes.

» Ы 1615859 А1 (54) ГЕНЕРАТОР ПАЧЕК ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах импульсного питания ускорителей заряженных частиц и лазеров.

Цель изобретения — увеличение количества импульсов в пачке и улучшение массогабаритных показателей, Генератор пачек импульсов содержит четыре магнитных генератора импульсов 1 — 4 и нагрузку 5, В состав каждого из магнитных генераторов импульсов входят зарядные элементы 6 — 21, накопительные конденсаторы 22-37, 1615859

30 первичные ключи 38-53, насыщаю щиеся дроссели 54 — 69, 74-77 и 79 и конденсаторы 70 — 73,78. Введение в устройство новых элементов 54 — 69, выбор числа магнитных генераторов импульсов на единиИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах импульсного питания ускорителей заряженных частиц и лазеров.

Цель изобретения — увеличение количества импульсов в пачке и улучшение массогабаритных показателей.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема генератора пачек импульсов.

Генератор пачек импульсов содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 магнитные генераторы импульсов и нагрузку 5. В состав каждого из магнитных генераторов 1 — 4 импульсов входят шестнадцать зарядных элементов 6-21, шестнадцать накопительных конденсаторов 22-37,шестнадцать первичных ключей 38 — 53, шестнадцать дополнительных насыщаюгцихся дросселей 54 — 69, четыре конденсатора 7073 первых звеньев сжатия, четыре насыщающихся дросселя 74 — 77 первых звеньев сжатия, конденсатор 78 второго звена сжатия, и насыщающийся дроссель 79 второго звена сжатия.

Входные выводы магнитных генераторов 1 — 4 импульсов соединены с шиной питания, а их выходные выводы через нагрузку

5 подключены к общей шине. Каждый из генераторов 1 — 4 содержит входные звенья, состоящие из зарядн ых элементов 6--21, первичных ключей 38 — 53, управляющие входй которых являются управляющими входами генератора, и накопительных конденсаторов 22 — 37. Первый вывод каждого из конденсаторов 22 — 37 соединен с общей шиной, а второй их вывод подключен к первому выводу первичного ключа 38 — 53 и через зарядный элемент 6 — 21 соответственно соединен с шиной питания. Иервые выводы конденсаторов 70 — 73 и 78 соединены с общей шиной. Вторые выводы конденсаторов

70-73 через дроссели 54-69 подключены к вторым выводам первичных ключей 38 53, а через дроссели 74 — 77 соединены с вторым выводом конденсатора 78. Второй вывод конденсатора 78 через дроссель 79 подключен к выходному выводу магнитного генератора импульсов.

Генератор пачек импульсов работает 50 следующим образом. цу больше коэффициента сжатия выходного звена каждого из них, а также обесп ече н ив размагничивания дросселей импульсами напряжения позволяет увеличить быстродействие устройства. 1 ил, В исходном состоянии все конденсаторы 22 — 37 через зарядные элементы 6 — 21 заряжаются от шины питания. Затем начинается формирование пачки импульсов. Для обеспечения взаиморазмагничивания дросселей каждого звена необходимо выполнение двух условий; магнитные генераторы должны по очереди выдавать свои импульсы и группы входных звеньев тоже должны по очереди формировать входные импульсы, Эти два условия будут соблюдены, если запускающие импульсы будут коммутировать первичные ключи 38 —.53 генератора пачек импульсов, например, в такой последовательности: ключ 38 генератора 1, ключ 38 генератора 2, ключ 38 генератора 3 и ключ 38 генератора 4. Затем, например, ключ 42 генератора 1, ключ 42 генераторов

2 — 4, затем, например, ключ 46 генераторов

1 — 4, ключ 50 генераторов 1 — 4, ключ 39 генераторов 1 — 4, ключ 43 генераторов 1 — 4 и т.д.

При этом .временную задержку между импульсами, запускающими первичные ключи, необходимо выбирать из условия

7=Q

К1 К2 где Т вЂ” временная задержка между запускающими первичные ключи 38 — 53 импульсами, которая равна периоду следования импульсов на нагрузке 5;

Q — требуемая скважность импульсов на нагрузке 5; го — время разряда накопительного конденсатора на конденсатор первого звена сжатия.

В данном случае для обеспечения скважности импульсов на нагрузке Q = 2 необходима задержка запуска каждого последующего ключа, в 6 раз меньшая длительности го, Сформированные входными звеньями импульсы со сдвигом, равным периоду следования выходных импульсов Т, продвигаются по цепям магнитных звеньев сжатия к нагрузке 5 и при этом происходит их сжатие, Нарпимер, при включении ключа

38 магнитного генератора 1 дроссель 54 перемагничивается напряжением на накопительном конденсаторе 22 и входит в насыщение. Конденсатор 22 разряжается на конденсатор 70 первого звена сжатия. За время заряда конденсатора 70 происходит

1615859 полное перемегничивание дросселя 74 первого звена сжатия и частичное размагничивание дросселей 55-57 напряжением импульса на конденсаторе 70, направленным встречно рабочему перемегничивающему импульсу. В момент окончания заряда конденсатора 70 дроссель 74 первого звена сжатия насыщается и конденсатор 70 разряжается на конденсатор 78 второго звена сжатия. Этот процесс происходит в К1 = 4

10

25 длительности импульса на нагрузке 5, то после трех импульсов, выданных генераторами 2 — 4, дроссель 79 генератора 1 полностью размагнитится .и будет готов сам сформировать импульс на нагрузке. Поэто30 му число магнитных генераторов в генераторе пачек импульсов должно быть на единицу больше коэффициента сжатия выходного звена каждого из них и = Квых+ 1, 35

Количество входов каждого i-ro звена сжатия (число предыдущих звеньев Ni-1) так-, же вытекает из условия размагничивания дросселей (i — 1) звена импульсами напряжения на конденсаторе i-ro звена, поступающими с соседних (Ni-1 — 1) звеньев. 3а время прохождения одного импульса к каждому из (Ni-1 — 1) дросселей (i-1)-го звена приложено частично размагничива:ощее среднее напряжение U =0,5Ui продолжительностью, 40 равной времени заряда и разряда конденсатора 1-го звена (т; — 1 + т1 ) . В то же время напряжение рабочего перемагничивающего импульса, воздействующего на эти дроссели, также равно 0,5 Ui-1= 0,5Ui, а длитель50 ность равна длительности тока в (i — 2) звене.

Приравнивая вольт-секундные интегралы (М1-1 — 1) размагничивающих импульсов и рабочего перемагничивающего импульса, получим:

0,5 (й — 1 — 1 ) Ц (г1 — 1 + т1 ) =, =-0,5 Ui ti — 2, раза быстрее, чем во входном звене, так как

L54 = К1 L74, а все конденсаторы одинако2, вы. 3а время заряда конденсатора 78 происходит полное перемегничивание дросселя 79 второго звена сжатия и частич- 15 ное размагничивание дросселей 75-77, В момент окончания заряда конденсатора 78 дроссель 79 второго звена сжатия насыщается, конденсатор 78 разряжается на нагрузку 5. За время разряда конденсатора 20

78 происходит частичное размагничивание выходных дросселей 79 магнитных генераторов 2 — 4. Гак как время рабочего перемагничивания дросселя 79 в К2 = 3 раза больше

Учитывая, что т1 — 2 = К1 — 1 т1 — 1, получим, число входов i-го звена сжатия (число предыдущих (i — 1) звеньев, подключенных к каждому последующему):

KI — 1

Ni — 1 = - 1.

К1 + 1

Формула изобретения

Генератор пачек импульсов, содержащий п магнитных генераторов импульсов, входные выводы которых соединены с шиной питания, а выходные выводы через общую нагрузку подключены к общей шине, при этом каждый из магнитных генераторов импульсов содержит входные звенья, в состав каждого из которых входят заряднь и элемент, первичный ключ, управляющий вход которого является управляющим входом магнитного генератора импульсов, и накопительный конденсатор, первый вывод которого соединен с общей шиной, а второй вывод подключен к первому выводу первич-. ного ключа и через зарядный элемент соединен с шиной питания магнитного генератора импульсов, магнитный генератор импульсов содержит также звенья сжатия, каждое из которых состоит из конденсатора и насыщающегося дросселя, при этом первый вывод конденсатора i-го звена сжатия соединен с общей шиной, а к его второму выводу пОдключены первый вывод насыщающегося дросселя i-ro звена сжатия и Ni-1 вторых выводов насыщающихся дросселей i — 1 звеньев сжатия, а второй вывод насышающегося дросселя последнего звена сжатия является выходом магнитного генератора импульсов, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью увеличения количества импульсов в пачке и улучшения массогабаритных показателей, числр и магнитчых генераторв импульсов на единицу больше коэффициента сжатия выходного звена каждого из них, а в каждом магнитном генераторе импульсов введены дополнительные насыщающиеся дроссели, которые включены между вторым выводом первичного ключа и вторым выводом конденсатора первого звена сжатия, причем число предыдущих звеньев сжатия, как и,исло входных звеньев, подключенных к каждому последующему звену сжатия, определяется соотношением:

К вЂ” 1 К(Ni — 1 +1)

К1 + 1 где К-1 — коэффициент сжатия предыдущего звена;

К:, — коэффициент сжатия последующего звена.