Генератор импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных радиопередатчиках СВЧ. а также в преобразователях постоянного напряжения в постоянное. Цель изобретения - повышение КПД. Генератор импульсов содержит накопительный конденсатор 1| дроссель 2. ключевые элементы 3, 4 и 9, емкостную нагрузку 5, например формирующую линию, диоды 7 и 8. трансформатор 10. источник 22 -питания, клкзчевой элемент 3 содержит транзистор 14. диод 15 и конденсатор 16^ Ключевой элемент 4 сострит из транзистора 17 и диода 18. В случае использования генератора импульсов в качестве источника импульсного питания активной нагрузки он будет содержать дополнительную нагрузку 19, тиристор 20 и элёмент21 задержки. Введение в устройство, новых элементов 6 - 9 позволяет уменьшить потери в цепи заряда конденсатора. 2 ил.•*••'ЁИзобретение относит&я к импульсной технике и может быть использовано преимущественно для питания усилителей СВЧ-моицности в импульсных радиоперё-^ датчиках, а также в качестве преобразователей постоянного напряжения в постоянное.Целью изобретения является повышение КПД.На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема генератора импульсов: на фиг. 2 - speMeHHbie диаграммы напряже-^ НИИ и токов в нем.>&Генератор импул ьсов содержит наког1Ип тельный конденсатор 1. дроссель 2 собмбткой, снабженной отводом, первый 3 и второй 4 ключевые элементы, емкостную .нагрузку 5. например формирующую линию, первый б, второй 7 и третий 8 диоды, дополнительный ключевой элемент 9, например транзистор, трансформатор 10 с первой 11,второй 12 и третьей 13 обмотками. Первый ключевой элемент 3 содержит транзистор14и формирующую цепочку в составе диода15и конденсатора 16. Второй ключевой элемент 4 состоит из транзистора 17 и защитного диода 18.В случае использования генератора импульсов в качестве источника импульсного питания активной нагрузки он будет содер^ жать дополнительно нагрузку 19, например усилитель . СВЧ-мощности, тиристор 20 и элемент 21 задержки.Генератор импульсов содержит также источник 22 питания и шину 23 импульсов запуска.-:Положительный полюс источника 22 питания через ключевой элемент 4 соединен с анодом диода 6, катод ^которого подключен ^ к отводу обмотки дросселя,2, первый вывод которой соединен с анодом диода 8.и пер-XJО Ч>& СЛg>&

(19) (1!) (s1)s Н 03 К 3/53 союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И.ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ з

1.

/»1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ..

1 (21) 4768592/21 (22) 11.12.89 (46) 30.01;92. Бюл. М 4 (71) Центральное научно-производственное объединение "Ленинец." (72) В.С, Уманский (53) 621,376.5 (088.8). (56) Авторское свидетельство СССР

hL 541281, кл. Н 03 К 7/02, 1974.

Авторское свидетельство СССР

hL 998899774477, кл. Н 03 КЗ/53,,1981, (54) ГЕ:НЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ (57) .ИзобретенИе относится к импульсной . технике и может быть использовано в им-. пульсных радиопередатчиках СВЧ, а также в преобразователях постоянного напряжеИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано преимущественно для питания усилитейей

СВЧ-мощности в импульсных радиопередатчиках, а также в качестве преобразователей постоянного напряжения в постоянное.

Целью изобретения является повышение КПД.

На фиг. 1 приведена принципиальная

1.. электрическая схема.генератора импульсов; на фиг. 2 — временные диаграммы напряжений и токов в нем.

Генератор импульсов содержит накопи-,. тельный конденсатор 1, дроссель 2 с обмоткой, снабженной отводом, первый 3 и второй 4 ключевйе элементы, емкостную нагрузку 5, например формирующую линию, первый б, второй 7 и третий 8 диоды, дополнительный ключевой элемент 9, например транзистор, трансформатор 10 с первой 11, ния в постоянное. Цель изобретения — повы-. шение КПД. Генератор импульсов содержит накопительный конденсатор 1, дроссель 2. ключевые элементы 3, 4 и 9, емкостную нагрузку 5, например формирующую линию, . диоды 7 и 8, трансформатор.10, источник 22 питания, ключевой элемент 3 содержит транзистор 14, диод 15 и конденсатор 16.

Ключевой элемент 4 состоит из транзистора

17 и диода 18. В случае использования генератора импульсов в качестве источника импульсного питания активной нагрузки он будет содержать дополнительную нагрузку

19, тиристор 20 и элемент 21 задержки. В ве-.. дение в устройство, новых элементов 6 — 9 позволяет уменьшить потери в цепи заряда конденсатора. 2 ил.

I второй 12 и. третьей 13 обмотками. Первый ключевой элемент 3 содержит транзистор

14 и формирующую цепочку в составе диода

15 и конденсатора 16, Второй ключевой элемент 4 состоит из транзистора 17 и защитного диода 18.

В случае использования генератора им- (JI пульсов в качестве источника импульсного питания активной нагрузки он будет содер ф, жать. дополнительно нагрузку 19, например усилитель, СВЧ-мощности, тиристор 20 и элемент 21 задержки.

Генератор импульсов содержит также источник 22 питания и шину 23 импульсов запуска.

Положительный полюс источника 22 питания через ключевой элемент 4 соединен с анодом диода б, катод-к()торого подключен к отводу обмотки дросселя,2, первый вывод которой соединен с анодом диода 8 и пер1709504 вым выводом ключевого элемента 3. Второй вывод обмотки дросселя 2 через конденсатор 1 подключен к управляющему входу ключевого элемента 9 и аноду диода 7. Выход ключевого элемента 9 включен между управляющим входом ключевого элемента 3 и общей шиной. Отрицательный полюс источника 22 питания подключен к катоду диода 7, первому выводу формирующей линии

5 и общей шине. Второй вывод формирующей линии 5 соединен с катодом диода 8, который через последовательно. соединенные нагрузку 19 и тиристор 20 подключен к общей шине, Шина 23 импульсов запуска через элемент 21 задержки соединена с управляющим электродом тиристора 20, а через обмотку 11 трансформатора 10, ь подключена.к общей шине. Обмотка 12 соединена с управляющим входом ключевого элемента 4, а обмотка 13 включена между

-управляющим входом ключевого элемента 3 и общей шиной. Отвод обмотки 13 трансформатора 10 соединен со вторым выводом ключевого элемента 3.

Генератор импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии перед поступлением импульса запуска ключевые элементы

3, 4 и 9 заперты, конденсатор 1 и линия 5 полностью разряжены; а ток в обмотке дросселя 2 равен нулю. При поступлении очередного положительного импульса запуска Ез в момент времени Т1 на обмотку 11 трансформатора IO происходит одновременное отпирание транзисторов 14 и 17 в ключевых элементах 3 и 4 (фиг. 2 а). Тиристор 20 остается запертым. При этом начинается процесс резонансного заряда конденсатора 1 через левую секцию обмотки дросселя 2, диоды 6, 7 и транзистор 17 от источника 22 питания с напряжением Е>.

Напряжение Е1 на конденсаторе 1 имеет вид отрезка косинусоиды, а ток заряда l1- вид отрезка синусоиды (фиг, 2 в, r), На диоде

7 при протекайии через него тока образуется положительный. импульс напряжения Ет, поступающий на эмиттер транзистора 9, включенного по схеме с общей. базой; транзистор 9 удерживается этим импульсов в запертом состоянии. Одновременно через правую секцию обмотки дросселя 2 и через транзистор 14 начинает протекать ток 12, форма которого близка к пилообразной (фиг. 2 r),. Ток. Iz, протекая через нижнюю секцию обмотки 13 трансформатора 10, создает на верхней секции той же обмотки напряжение Е1з положительной обратной связи. которое через формирующую цепочку на диоде 15 и конденсаторе 16 поступает на базу транзистора 14. Напряжение Е1з удерживает транзисторы 14 и 17 в насыщенном состоянии и после окончания импульса запуска Еэ (фиг. 2 а, б). К моменту Tz ток 12 через правую секцию обмотки дросселя 2

5 . достигает максимальной величины!рм кс.

В момент Tz напряжение Е1 на конденсаторе 1 достигает максимальной величиНЫ Е1макс., а ТОК ЗаРЯДа 11 ПЕРЕХОДИТ ЧЕРЕЗ нуль и меняет свое напряжение (фиг. 2 в, г);

10 Диод7вмоментТ2 запирается и дальнейшее протекание тока Iy (после момента времени Т2) происходит через эмиттернобазовый переход транзистора 9 (фиг. 2 r). На его эмиттере появляется импульс напряже15 ния Е7 отрицательной полярности, отпирающий транзистор (фиг. 2 г, в). Транзистор 9 . при своем отпирании шунтирует обмотку 13, при этом достигается запирание транзисторов 14 и 17 в ключевых элементах 3 и 4; Их

20 запирание происходит форсированно за счет действия механизма пбложительной обратной связи, описанного выше. К моменту Т2 энергия, накопленная в индуктивности

Ц правой секции обмотки дросселя 2 и в

25 емкости С1 конденсатора 1, равна g = 05(С1Е1макс + L2I2uaxc ) 2 2

Если полагать потери в цепи заряда ма30 лыми, то можно принять приближенно:

Eï .

Е1макс = пЕп и 12макс =

Lz

35 где и — постоянный коэффициент, п > 1;

Т = Т2- Т1 — интервал времени, в течение которого происходит накопление энергии.

Этот интервал может быть равен длительности полупериода свободных колеба40 ний в цепи заряда конденсатора 1: где L — индуктивность левой секции обмот45 ки дросселя 2

Исходя из этих соображений для величины энергии можно получить

g= —" (и c + — ), Еп г где Т «rL; ri — постоянная времени индуктивной цепи.

После эапирания ключевых элементов 3 и 4 начинается разряд конденсатора 1 через индуктивность Lz и диод 8 на линию 5, имеющую емкость Cs. Разряд имеет резонансный характер. К моменту Тз, когда конденсатор 1 полностью разрядится. ли.!709504! ния 5 зарядится до максимального напряжения Е5макс (фиг. 2 г, д), а диод 8 закроется.

Если пренебречь потерями, то вся энергия

Wg, накопленная ранее в емкости С> конденсатора 1 и в индуктивности L2 правой 5 секции обмотки дросселя 2, будет передана в емкость Cg линии 5. Отсюда следует,.что

Е5макс =) 2 Wp /С5 = Еп — 10

С5, (2)

Так; при C1= Co= 10 Ф; .2= 10 Гн;

T=10 с и и =2, Из соотношения (2) получа-5 ем Е5мдкс = 3,74Еп.

Длительность Т5 процесса резонансного разряда конденсатора 1 оказывается меньшей, чем длительность Т его заряда.

Это объясняется.тем, что в процессе разряда участвуют емкости С1 и Сь, включенные последовательно (фиг, 2.б, r).

Диод 6 обеспечивает защиту транзистора 17 от обратного напряжения; которое могло бы возникнуть после его запирания. посколькУ Е1макс > Еп. ИмпУльс запУска Ез задерживается в элементе 21 задержки на время T21= Т4- Т1 большее, чем сумма времени Т заряда и времени Tg разряда, так что

T21 > Т + Ts (фиг. 2 а, б, г). Задержанный импульс Е21 поступает на управляющий электрод тиристора 20 и отпирает его. Если сопротивление Ви нагрузки 19 равно характеристическому сопротивлению Rp линии 5, то в этих условиях линия 5 разряжается полностью, а на нагрузке 19 формирует,ся прямоугольный импульс с амплиту- 35 дой Ен = Е5макс/2 (фиг. 2д), При поступлении очередного импульса запуска описанные выше процессы повторяются.

Генератор импульсов может быть также .использован в качестве импульсного преобразователя постоянного напряжения в постоянное. В этом случае отпадает необходимость в использовании нагрузки 19, тиристора 20; элемента 21, а емкостная нагрузка 5 может представлять собой KQH 45 денсатор фильтра. Регулирование величины выходного постоянного напряжения может осуществляться методом широтно-импульсной модуляции: с этой целью на обмотку 11 трансформатора 10 поочередно подаются положительные и отрицательные импульсы запуска и сброса с изменяющимся интервалом времени между ними..Выходное напряжение при этом может быть получено как меньшим, так и большим, чем напряжение питания Еп, Формула изобретения

Генератор импульсов, содержащий накопительный конденсатор, дроссель с обмоткой, снабженной отводом, первый вывод которой соединен с первым выводом первого ключевого элемента, емкостную нагрузку, первый вывод которой соединен с общей шиной и отрицательным полюсом источника питания, второй ключевой элемент и шину импульсов запуска, о т, л и ч а ю щ.и йс я тем, что. с целью повышения КПД, в него введены первый, второй и третий диоды, дополнительный ключевой элемент и трансформатор, причем положительный полюс источника питания через второй ключевой элемент соединен с,анодом первого диода, .катод которого подключен к отводу обмотки дросселя, второй вывод которой через накопительный конденсатор соединен с анодом второго диода и управляющим входом дополнительного ключевого элемента, выход которого включен между управляющим входом первого ключевого элемента и общей шиной, первый вывод обмотки дросселя соединен с анодом третьего диода, катод когорого. подключ ен к второму выводу емкостной нагрузки, шина импульсов запуска через первую обмотку трансформатора соединена с общей шиной и катодом второ,,го диода, вторая обмотка трансформатора подключена к управляющему входу второго ключевого элемента, между управляющим входом первого ключевого элемента и общей шиной включена третья обмотка трансформатора, отвод которой соединен с вторым выводом первого ключевого элемента.

1709504

Фие.1

Ец, Ц

Редактор Н.Горват

Заказ Тираж - . Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Е) рEð д

О

Х1 вIg .г

E$ l о

Фце. Я

Составитель В.Егоркин

Техред М.Моргентэл . Корректор Л;Бескид