Устройство регулирования мощности магнетрона сверхвысокочастотной печи

 

Изобретение относится к СВЧ-технике. Область использования: СВЧ-установки для нагрева, термообработки, СВЧ-печи. Сущность изобретения: устройство регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи имеет повышенную надежность, повышенный КПД за счет преобразования напряжения мостовыми схемами, управляемыми с помощью тока подмагничивания, а также за счет конструктивного выполнения магнитных усилителей на торроидальных магнитных сердечниках с соответствующими магнитными проницаемостями. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к СВЧ-технике, в частности к СВЧ-установкам, обеспечивающим нагрев диэлектрических материалов, испарение жидких смесей, заданную влажность среды, диэлектрическую термообработку.

Известны устройства регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи, содержащие источник питания анода магнетрона и источник питания анода магнетрона и источник питания накала магнетрона, причем источник питания анода выполнен в виде тиристорного регулятора и трансформатора и имеет ограничитель пусковых токов в виде дросселя.

Недостатками этих устройств являются значительные габариты и масса из-за принятого алгоритма управления на промышленной частоте, сложность и громоздкость трансформатора за счет несимметричных токов во вторичных обмотках, низкий КПД за счет значительного реактивного тока трансформатора в момент паузы генерирования СВЧ-энергии. Магнетрон в этих устройствах используется не в оптимальном режиме (импульсный режим с изменением анодного напряжения по закону (SinX/), что снижает надежность устройств и коэффициент использования магнетрона по мощности, который определяет массогабаритные характеристики СВЧ-печи, а надежность - время эксплуатации без ремонта.

Наиболее близким к предложенному является устройство регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи, содержащее выпрямитель сетевого напряжения с емкостным фильтром, источник вспомогательного напряжения с задающим генератором, преобразователь напряжения и блок управления. Известное устройство имеет следующие недостатки. В нем не обеспечивает стабилизация тока через магнетрон, что снижает надежность его работы. Изменения тока магнетрона увеличивают нагрузки на устройство регулирования и расчетную мощность его элементов. Это приводит к снижению надежности работы устройства регулирования и к сравнительно большим массе и габаритам, ограничивает КПД устройства. Выполнение преобразователя напряжения на транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером, при сравнительно высоких питающих напряжениях не исключает вторичного пробоя, не обеспечивает требуемую траекторию переключения транзисторов и приводит к динамическим потерям мощности в них. Поэтому надежность этого устройства сравнительно невысока. Кроме того, часть энергии не поступает в нагрузку (анодную цепь магнетрона), а поступает в дополнительный контур, образованный дополнительным полумостовым преобразователем, что ограничивает эффективность устройства. Большая индуктивность сравнительно мощного трансфор- матора преобразователя увеличивает выбросы напряжения на элементах схемы и снижает надежность их работы. Таким образом, известное устройство имеет сравнительно низкие надежность и КПД.

Целью изобретения является повышение надежности и КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство регулирования мощности магнетрона сверхвысокочастотной (СВЧ) печи, содержащее выпрямитель сетевого напряжения с емкостным фильтром, источник вспомогательного напряжения с задающим генератором, преобразователь напряжения, блок управления током подмагничивания, введены N выпрямителей, преобразователь напряжения выполнен в виде N, где N=1, 2, 3, ..., преобразовательных ячеек, каждая из которых выполнена на управляемом транзисторном усилителе мощности, к выходу которого подключена первичная обмотка выходного трансформатора, при этом вход питания каждого из транзисторных усилителей мощности подключен к выходу емкостного фильтра выпрямителя сетевого напряжения с емкостным фильтром, управляющие входы первого управляемого транзисторного усилителя мощности подключены к соответствующим выходам задающего генератора источника вспомогательного напряжения с задающим генератором, в каждой из n, где n=1, 2, 3, ..., N, преобразовательных ячеек первичная обмотка выходного трансформатора подключена к выходу управляемого транзисторного усилителя мощности через последовательно соединенные половины рабочей обмотки введенного магнитного усилителя, обмотка управления которого через введенный дроссель подключена к соответствующему выходу блока управления током подмагничивания, который выполнен в виде блока управления током подмагничивания с K=1, 2, 3,..., n выходными стабилизаторами тока, выходы которых являются выходами этого блока, вторичная обмотка выходного трансформатора каждой из N преобразовательных ячеек подключена к входу соответствующего выпрямителя, все N выпрямителей соединены последовательно между собой, один из выводов первого выпрямителя подключен к аноду магнетрона, один из выводов N-го выпрямителя подключен к анодному из выводов накала и катоду магнетрона, в N-й преобразовательной ячейке выходной трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмоткой, которая подключена к выводам накала магнетрона.

Каждый из управляемых транзисторных усилителей мощности выполнен по полумостовой схеме, содержащей первый транзистор, между базой и эмиттером которого включена первая цепь, состоящая из последовательно соединенных первой вторичной обмотки трансформатора тока и первого транзисторного ключа, параллельно которому включен первый шунтирующий диод, второй транзистор, между базой и эмиттером которого включена вторая цепь, состоящая из последовательно соединенных второй вторичной обмотки трансформатора тока и второго транзисторного ключа, параллельному которому включен второй шунтирующий диод, последовательно соединенные первый и второй конденсаторы, третью и четвертую цепи, которые выполнены из последовательно согласно соединенных нескольких диодов, которые включены параллельно соответственно первой и второй вторичным обмоткам трансформатора тока, первый диод, катод которого подключен к коллектору первого транзистора, второй диод, анод которого подключен к базе второго транзистора, конец третьей выходной обмотки трансформатора тока соединен с анодом первого диода и с катодом второго диода, начало третьей выходной обмотки трансформатора тока соединено с базой первого транзистора и с коллектором второго транзистора, другие выводы первого и второго конденсаторов соединены соответственно с коллектором первого транзистора и базой второго транзистора, которые являются входом питания управляемого транзисторного усилителя мощности, управляющими входами которого являются входы первого и второго транзисторных ключей и входная обмотка трансформатора тока, а точки соединения соответственно первого и второго диодов и первого и второго конденсаторов являются выходом управляемого транзисторного усилителя мощности.

Каждый из N управляемых транзисторных усилителей мощности выполнен по мостовой схеме, содержащей первый транзистор, между базой и эмиттером которого включена первая цепь, состоящая из последовательно соединенных первой вторичной обмотки первого трансформатора тока и первого транзисторного ключа, параллельно которому включен первый шунтирующий диод, второй транзистор, между базой и эмиттером которого включена вторая цепь, состоящая из последовательно соединенных второй вторичной обмотки первого трансформатора тока и второго транзисторного ключа, параллельно которому включен второй шунтирующий диод, третью и четвертую цепи, которые выполнены из последовательно согласно соединенных нескольких диодов, которые включены параллельно соответственно первой и второй вторичным обмоткам первого трансформатора тока, первый диод, катод которого подключен к коллектору первого транзистора, второй диод, анод которого подключен к базе второго транзистора, третий транзистор, между базой и эмиттером которого включена пятая цепь, состоящая из последовательно соединенных первой вторичной обмотки второго трансформатора тока и третьего транзисторного ключа, параллельно которому включен третий шунтирующий диод, четвертый транзистор, между базой и эмиттером которого включена шестая цепь, состоящая из последовательно соединенных второй вторичной обмотки второго трансформатора тока и четвертого транзисторного ключа, параллельно которому включен четвертый шунтирующий диод, седьмую и восьмую цепи, которые выполнены из последовательно согласно соединенных нескольких диодов, которые включены параллельно соответственно первой и второй вторичным обмоткам второго трансформатора тока, третий диод, катод которого подключен к коллекторам первого и третьего транзисторов, четвертый диод, анод которого подключен к базам второго и четвертого транзисторов, при этом конец третьей выходной обмотки первого трансформатора тока соединен с точкой соединения анода первого диода с катодом второго диода, начало третьей выходной обмотки первого трансформатора тока соединено с точкой соединения базы первого транзистора с коллектором второго транзистора, конец третьей выходной обмотки второго трансформатора тока соединен с анодом третьего диода и катодом четвертого диода, начало третьей выходной обмотки второго трансформатора тока соединено с базой третьего транзистора и коллектором четвертого транзистора, коллектор первого транзистора и база второго транзистора являются входом питания управляемого транзисторного усилителя мощности, управляющими входами которого являются управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого транзисторных ключей и первичные обмотки первого и второго трансформаторов тока, а концы третьих обмоток первого и второго трансформаторов тока являются выходом управляемого транзисторного усилителя мощности.

В каждую из N преобразовательных ячеек, кроме N-й, введен управляющий трансформатор, содержащий одну первичную обмотку и несколько вторичных обмоток, при этом выводы первичной обмотки первого, ..., (N-1)-го управляющих трансформаторов соединены с выходами управляемого транзисторного усилителя мощности соответственно первой, ..., (N-1)-й преобразовательных ячеек, а выводы вторичных обмоток первого, ..., (N-1)-го управляющих трансформаторов соединены с соответствующими управляющими входами управляемого транзисторного усилителя мощности, соответственно второй, ..., N-й преобразовательной ячейки.

В каждой из преобразовательных ячеек, кроме N-й, выходной трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, при этом дополнительная обмотка выходного трансформатора первой, . .., (N-1)-й преобразовательных ячеек соединена с входной обмоткой трансформатора тока соответственно второй, ..., N-й преобразовательных ячеек.

Обмотка каждого из дросселей намотана на двух сложенных вместе тороидальных магнитных сердечниках с разной магнитной проницаемостью.

Половины рабочей обмотки магнитного усилителя каждой из n преобразовательных ячеек соединены встречно и размещены на двух магнитных сердечниках с одинаковой магнитной проницаемостью, которые сложены с третьим магнитным сердечником, а обмотка управления магнитного усилителя и дроссель намотаны на всех трех магнитных сердечниках.

Магнитные усилители и дроссели n преобразовательных ячеек конструктивно объединены и выполнены на (2n+1) тороидальных магнитных сердечниках, один из которых выполнен с магнитной проницаемостью, отличной от магнитной проницаемости других тороидальных магнитных сердечников, при этом половины рабочей обмотки магнитного усилителя каждой из n преобразовательных ячеек размещены на двух из (2n+1) тороидальных магнитных сердечниках, которые выполнены с одинаковой магнитной проницаемостью, все (2n+1) тороидальных сердечника сложены вместе и на них намотаны обмотки управления магнитных усилителей и дроссели всех n преобразовательных ячеек.

Магнитный усилитель и выходной трансформатор каждой из n преобразовательных ячеек конструктивно объединены и выполнены на трех сложенных вместе тороидальных магнитных сердечниках, которые выполнены или с одинаковой магнитной проницаемостью или с магнитной проницаемостью у одного из них, отличной от магнитной проницаемости двух других, при этом обмотка управления магнитного усилителя размещена на двух тороидальных магнитных сердечниках с одинаковой магнитной проницаемостью, вторичная обмотка выходного трансформатора расположена на третьем тороидальном магнитном сердечнике, а половины рабочей обмотки магнитного усилителя и первичная обмотка выходного трансформатора расположены на всех трех тороидальных сердечниках.

На фиг. 1 приведены структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - примеры конкретной реализации управляемых транзисторных усилителей мощности, выполненных по полумостовой и мостовой схемам соответственно, фиг. 4 и 5 - примеры соединения управляющих входов управляемых транзисторных усилителей мощности; на фиг. 6 - пример конкретной реализации дросселя; на фиг. 7 - пример выполнения магнитного усилителя и дросселя; на фиг. 8 - пример выполнения магнитных усилителей и дросселя; на фиг. 9 - пример выполнения магнитного усилителя и трансформатора.

Устройство регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи содержит выпрямитель 1 сетевого напряжения с емкостным фильтром 2, источник 3 вспомогательного напряжения с задающим генератором 4, преобразователь 5 напряжения, блок 6 управления током подмагничивания, N выпрямителей 7-10, преобразователь 5 напряжения выполнен в виде N, где N=1, 2, 3, ..., преобразовательных ячеек 11-14, каждая из которых выполнена на управляемом транзисторном усилителе 15-18 мощности, к выходу которого подключена первичная обмотка выходного трансформатора 19-22, при этом вход питания каждого из транзисторных усилителей 15-18 мощности подключен к выходу емкостного фильтра 2 выпрямителя 1. Управляющие входы первого управляемого транзисторного усилителя 15 мощности подключены к соответствующим выходам задающего генератора 4 источника 3. В каждой из n, где n=1, 2, 3, ..., N преобразовательных ячеек 11 и 12 первичная обмотка выходного трансформатора 19 и 20 подключена к выходу управляемого транзисторного усилителя 15 и 16 мощности через последовательно соединенные половины рабочей обмотки 23 и 24 введенного магнитного усилителя 25 и 26, обмотки 27 и 28 управления которого через введенные дроссели 29 и 30 подключены к соответствующим выходам блока 6 управления, который выполнен в виде блока управления током подмагничивания с K= 1, 2, 3, ... , n выходными стабилизаторами 31 и 32 тока, выходы которых являются выходами этого блока. Вторичная обмотка выходного трансформатора 19-22 каждой из преобразовательных ячеек 11-14 подключена к входу соответствующего выпрямителя 7-10, все N выпрямителей 7-10 соединены последовательно между собой, один из выводов первого выпрямителя 7 подключен к аноду магнетрона 33, один из выводов N-го выпрямителя 10 подключен к одному из выводов накала и катоду магнетрона 33, в N-й преобразовательной ячейке 14 выходной трансформатор 22 снабжен дополнительной вторичной обмоткой, которая подключена к выводам накала магнетрона 33.

Каждый из управляемых транзисторных усилителей 15-18 мощности может выполняться по полумостовой схеме (см. фиг. 1), содержащей первый транзистор 34, между базой и эмиттером которого включена первая цепь, состоящая из последовательно соединенных первой вторичной обмотки 35 трансформатора 36 тока и первого транзисторного ключа 37, параллельно которому включен первый шунтирующий диод 38, второй транзистор 39, между базой и эмиттером которого включена вторая цепь, состоящая из последовательно соединенных второй вторичной обмотки 40 трансформатора 36 тока и второго транзисторного ключа 41, параллельно которому включен второй шунтирующий диод 42, последовательно соединенные первый 43 и второй 44 конденсаторы, третью и четвертую цепи, которые выполнены из последовательно согласно соединенных нескольких диодов 45-47 и 48-50, которые включены параллельно соответственно первой 35 и второй 40 вторичной обмоткам трансформатора 36 тока, первый диод 51, катод которого подключен к коллектору первого транзистора 34, второй диод 52, анод которого подключен к базе второго транзистора 39. Конец третьей выходной обмотки 53 трансформатора 36 тока соединен с анодом первого диода 51 и с катодом второго диода 52, начало третьей выходной обмотки 53 трансформатора 36 тока соединено с базой первого транзистора 34 и с коллектором второго транзистора 39. Другие выводы первого 43 и второго 44 конденсаторов соединены соответственно с коллектором первого транзистора 34 и базой второго транзистора 39, которые являются входом питания управляемого транзисторного усилителя мощности, управляющими входами которого являются входы первого 37 и второго 41 транзисторных ключей и входная обмотка 54 трансформатора 36 тока, а точки соединения соответственно первого 51 и второго 52 диодов и первого 43 и второго 44 конденсаторов являются выходом управляемого транзисторного усилителя мощности.

Каждый из управляемых транзисторных усилителей 15-18 мощности может выполняться по мостовой схеме (см. фиг. 3), содержащей первый транзистор 55, между базой и эмиттером которого включена первая цепь, состоящая из последовательно соединенных первой вторичной обмотки 56 первого трансформатора 57 тока и первого транзисторного ключа 58, параллельно которому включен первый шунтирующий диод 59, второй транзистор 60, между базой и эмиттером которого включена вторая цепь, состоящая из последовательно соединенных второй вторичной обмотки 61 первого трансформатора 57 тока и второго транзисторного ключа 62, параллельно которому включен второй шунтирующий диод 63, третью и четвертую цепи, которые выполнены из последовательно согласно соединенных нескольких диодов 64-66 и 67-69, которые включены параллельно соответственно первой 56 и второй 61 вторичным обмоткам первого трансформатора 57 тока, первый диод 70, катод которого подключен к коллектору первого транзистора 55, второй диод 71, анод которого подключен к базе второго транзистора 60, третий транзистор 72, между базой и эмиттером которого включена пятая цепь, состоящая из последовательно соединенных первой вторичной обмотки 73 второго трансформатора 74 тока и третьего транзисторного ключа 75, параллельно которому включен третий шунтирующий диод 76, четвертый транзистор 77, между базой и эмиттером которого включена шестая цепь, состоящая из последовательно соединенных второй вторичной обмотки 78 второго трансформатора 74 тока и четвертого транзисторного ключа 79, параллельно которому включен четвертый шунтирующий диод 80, седьмую и восьмую цепи, которые выполнены из последовательно согласно соединенных нескольких диодов 81-83 и 84-86, которые включены параллельно соответственно первой 73 и второй 78 вторичным обмоткам второго трансформатора 74 тока, третий диод 87, катод которого подключен к коллекторам первого 55 и третьего 72 транзисторов, четвертый диод 88, анод которого подключен к базам второго 60 и четвертого 77 транзисторов, при этом конец третьей выходной обмотки 89 первого трансформатора 57 тока соединен с точкой соединения анода первого диода 70 с катодом второго диода 71, начало третьей выходной обмотки 89 первого трансформатора 57 тока соединено с точкой соединения базы первого транзистора 55 с коллектором второго транзистора 60, конец третьей выходной обмотки 90 второго трансформатора 74 тока соединен с анодом третьего диода 87 и катодом четвертого диода 88, начало третьей выходной обмотки 90 второго трансформатора 74 тока соединено с базой третьего транзистора 72 и коллекторам четвертого транзистора 77. Коллектор первого транзистора 55 и база второго транзистора 60 являются входом питания управляемого транзисторного усилителя мощности, управляющими входами которого являются управляющие входы первого 58, второго 62, третьего 75 и четвертого 79 транзисторных ключей и первичные обмотки 91 и 92 первого 57 и второго 74 трансформаторов тока, а концы третьих обмоток 89 и 90 первого 57 и второго 74 трансформаторов тока являются выходом управляемого транзисторного усилителя мощности.

В каждую из преобразовательных ячеек 11-13, кроме N-й 14, может быть введен управляющий трансформатор 93 (см. фиг. 4), содержащий первичную обмотку и несколько вторичных обмоток. При этом выводы первичной обмотки первого, . . ., (N-1)-го управляющих трансформаторов соединены с выходами управляемого транзисторного усилителя мощности 15-17 соответственно, первой 11,..., (N-1)-й 13 преобразовательных ячеек, а выводы вторичных обмоток первого, ..., (N-1)-ого управляющих трансформаторов соединены с соответствующими управляющими входами управляемого транзисторного усилителя мощности, соответственно второй 12,..., N-й 14 преобразовательной ячейки. Кроме того, в схеме на фиг. 4 обмотки 27 и 28 управления магнитных усилителей 25 и 26 n преобразовательных ячеек 11 и 12 соединены последовательно и через дроссель 94 подключены к выходу блока 6 управления.

В каждой из преобразовательных ячеек 11-13, кроме N-й 14, выходной трансформатор 19-21 (см. фиг. 5) может быть снабжен дополнительной обмоткой 95. При этом дополнительная обмотка 95 выходного трансформатора 19-21 первой 11, . . ., (N-1)-й 13 преобразовательных ячеек соединена с входной обмоткой 54 или 91(92) трансформатора 36 тока или 57(74) для полумостовой схемы (см. фиг. 2) или мостовой схемы (см. фиг. 3) соответственно второй 12, ..., N-й 14 преобразовательных ячеек. Кроме того, в схеме на фиг. 5 обмотки 27 и 28 управления магнитных усилителей 25 и 26 преобразовательных ячеек 11 и 12 соединены последовательно и через дроссель 94 подключен к выходу блока 6 управления.

На фиг. 6 показан пример конкретной реализации дросселей 29, 30 и 94. Обмотка дросселя намотана на двух сложенных вместе тороидальных магнитных сердечниках 96 и 97 с разной магнитной проницаемостью.

На фиг. 7 приведен пример выполнения магнитного усилителя 25(26) и дросселя 29(30). Половины рабочей обмотки 23(24) магнитного усилителя 25(26) каждой из n преобразовательных ячеек 11 и 12 соединены встречно и размещены на двух магнитных сердечниках 98 и 99 с одинаковой магнитной проницаемостью, которые сложены вместе с третьим магнитным сердечником 100, а обмотка управления 27 (28) магнитного усилителя 25(26) и дроссель 29(30) намотаны на всех трех магнитных сердечниках 98-100. На фиг. 7 общая обмотка 27+29 (28+30) является одновременно обмоткой 27(28) управления магнитного усилителя 25(26) и обмоткой дросселя 29(30). Эта общая обмотка 27+29(28+30) подключается к выходу блока 6 управления.

На фиг. 8 приведен пример выполнения магнитных усилителей 25 и 26 и дросселя 94. Магнитные усилители 25 и 26 и дроссель 94 n преобразовательных ячеек 11 и 12 конструктивно объединены и выполнены на (2n+1) тороидальных магнитных сердечниках 101-105, один (101) из которых выполнен с магнитной проницаемостью, отличной от магнитной проницаемости других тороидальных магнитных сердечников 102-105. При этом половины рабочих обмоток 23 и 24 магнитных усилителей 25 и 26 каждой из n преобразовательных ячеек 11 и 12 размещены на двух 102 и 103 и 104 и 105 из (2n+1) тороидальных магнитных сердечниках, которые выполнены с одинаковой магнитной проницаемостью, все (2n+1) тороидальных сердечника 101-105 сложены вместе и на них намотаны обмотки 27 и 28 управления магнитных усилителей 25 и 26 и дроссель 94 всех n преобразовательных ячеек 11 и 12. На фиг. 8 общая обмотка 27+28+94 является одновременно обмоткой управления 27(28) магнитных усилителей 25 и 26 и обмоткой дросселя 94. Эта общая обмотка 27+28+94 подключается к выходу блока управления.

На фиг. 9 приведен пример выполнения магнитного усилителя 25(26) и трансформатора 19(20). Магнитный усилитель 25(26) и выходной трансформатор 19(20) каждой из n преобразовательных ячеек 11 и 12 конструктивно объединены и выполнены на трех сложенных вместе тороидальных магнитных сердечниках 106-108, которые выполнены или с одинаковой магнитной проницаемостью или с магнитной проницаемостью у одного (106) из них, отличной от магнитной проницаемости двух других 107 и 108. При этом обмотка управления 27(28) магнитного усилителя 25(26) размещена на двух тороидальных магнитных сердечниках 107 и 108 с одинаковой магнитной проницаемостью, вторичная обмотка выходного трансформатора 19(20) расположена на третьем тороидальном магнитном сердечнике 106, а половины рабочей обмотки 23(24) магнитного усилителя 25(26) и первичная обмотка выходного трансформатора 19(20) расположены на всех трех тороидальных сердечниках 106-108. На фиг. 9 общая обмотка 109 является одновременно рабочей обмоткой 23(24) магнитного усилителя 25(26) и первичной обмоткой трансформатора 19(20).

Выпрямитель сетевого напряжения 1 и выпрямители 7-10 (см. фиг. 1) могут быть выполнены по любой из известных схем, например по мостовой схеме. Источник 3 вспомогательного напряжения может быть реализован с помощью трансформатора и выпрямителя. Задающий генератор 4 может быть выполнен по любой из известных схем, например, по схеме автогенератора с магнитными связями, обеспечивающего на своем выходе прямоугольное напряжение типа "меандр". В этом случае вторичные обмотки его трансформатора являются выходом задающего генератора 4. Задающий генератор 4 может иметь управляющий вход, используемый для включения магнетрона 33. Блок 6 управления обеспечивает протекание необходимого тока через обмотки 27 и 28 управления магнитных усилителей 25 и 26. Стабилизаторы 31 и 32 тока могут быть реализованы, например, на микросхеме типа 142ЕН3.

Устройство регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи работает следующим образом.

При поступлении сетевого напряжения (220 В, 50 Гц) на вход устройства (см. фиг. 1) оно выпрямляется и фильтруется выпрямителем сетевого напряжения 1 с емкостным фильтром 2 и поступает на преобразователь 5 напряжения. Одновременно с этим сетевое напряжение преобразуется в источнике 3 вспомогательного напряжения с задающим генератором 4 в постоянное напряжение, используемое для питания блока 6 управления, и в переменное напряжение прямоугольной формы (типа "меандр"), которое с выхода задающего генератора 4 поступает на управляющие входы преобразователя 5 напряжения. В преобразовательных ячейках 11-14 преобразователя 5 напряжение U_пит с выхода фильтра 2 преобразуется управляемыми транзисторными усилителями 15-18 мощности в переменное напряжение прямоугольной формы (типа "меандр"), частота которого равна частоте управляющего напряжения, поступающего с выхода задающего генератора 4, и повышается с помощью трансформаторов 19-22 до необходимого уровня. Напряжение с вторичных обмоток трансформаторов 19-22 выпрямляется выпрямителями 7-10 и поступает на выходные выводы устройства, к которым подключается анод (А) и катод (К) магнетрона 33. Один (22) из трансформаторов ячеек 11-14 имеет дополнительную обмотку, с которой напряжение поступает непосредственно (см. фиг. 1) или через дополнительный выпрямитель на выходные выводы устройства, к которым подключается накал (Н) магнетрона 33. Для питания накала магнетрона 33 может использоваться дополнительный трансформатор, первичная обмотка которого подключается к выходу управляемого транзисторного усилителя 18 мощности. В ячейках 11 и 12 преобразователя 5 в цепь первичной обмотки трансформаторов 19 и 20 включены рабочие обмотки 23 и 24 магнитных усилителей 25 и 26. Блок 6 управления с помощью стабилизаторов 31 и 32 тока обеспечивает через дроссели 29 и 30 необходимый ток в обмотках 27 и 28 управления магнитных усилителей 25 и 26, которые работают в режиме вынужденного намагничивания.

При воздействии на устройство регулирования дестабилизирующих факторов (например увеличении сетевого напряжения) изменяется (увеличивается) напряжение на рабочих обмотках 23 и 24 магнитных усилителей 25 и 26, поскольку ток в обмотках 27 и 28 управления поддерживается стабилизаторами 31 и 32 тока неизменным. При этом напряжение во вторичных цепях трансформаторов 19 и 20 не изменяется, ограничивая изменения тока через магнетрон 33. Тем самым обеспечивается стабилизация тока через магнетрон 33.

Блок 6 управления может работать в режиме фиксированного выходного тока, который устанавливается в зависимости от рабочего тока магнетрона 33 либо в режиме автоматического поддержания заданного через магнетрон 33 тока. В последнем случае в выходную цепь устройства регулирования устанавливается датчик тока (на фиг. 1 показан пунктиром), сигнал с которого поступает в блок 6 управления, где он сравнивается с эталонным. Разность этих сигналов усиливается и управляет стабилизаторами 31 и 32 тока таким образом, что при воздействии на устройство регулирования различных дестабилизирующих факторов (например при изменении сетевого напряжения) обеспечивается необходимый ток в обмотках 27 и 28 управления и соответствующее падение напряжения на рабочих обмотках 23 и 24 магнитных усилителей 25 и 26. При этом трансформируемое трансформаторами 19 и 20 и выпрямленное выпрямителями 7 и 8 напряжение изменяется, поддерживая стабильный ток через магнетрон 33.

Необходимый динамический диапазон стабилизации тока через магнетрон 33 определяет число n преобразовательных ячеек, содержащих магнитный усилитель. При n=N динамический диапазон стабилизации тока максимален.

Однако, использование магнитных усилителей только в части (n<N) преобразовательных ячеек приводит к повышению КПД и надежности устройства регулирования, а также к уменьшению массы и габаритов устройства.

Обеспечение стабилизации тока через магнетрон позволяет повысить надежность его работы, а также уменьшить влияние характеристик магнетрона на устройство регулирования, проявляющееся в увеличении нагрузок на последний, а следовательно, повысить надежность работы устройства регулирования. Кроме того, уменьшается расчетная мощность элементов в устройстве регулирования, их масса и габариты.

Управляемый транзисторный усилитель мощности, изображенный на фиг. 2(3) работает следующим образом. При подаче постоянного напряжения U_пит и переменного напряжения прямоугольной формы от задающего генератора 4 на управляющие входы транзисторных ключей 37 и 41 (58, 62, 75 и 79) они начинают попеременно открываться и закрываться. Например, при открывающем напряжении на транзисторном ключе 37 (58 и 79) и при подаче переменного напряжения от задающего генератора 4 на обмотку 54 (91 и 92) трансформатора 36 (57 и 74) тока через транзистор 34 (55), обмотку 35 (56) трансформатора (57) 36 тока, транзисторный ключ 37 (58), обмотку 53 (89) трансформатора 36(57) тока, нагрузку, подключаемую к выходу управляемого усилителя мощности, начинает протекать ток. Далее этот ток протекает в полумостовой схеме (см. фиг. 2) через конденсатор 44, а в мостовой схеме (см. фиг. 3) через обмотку 90 трансформатора 74 тока, транзистор 77, обмотку 78, транзисторный ключ 79. Необходимо отметить, что в мостовой схеме транзисторы 55 и 77, 60 и 72, а также транзисторные ключи 58 и 79, 62 и 75 работают в фазе. Поэтому процессы, протекающие в элементах плечей мостовой схемы, работающих в фазе, одинаковые. В полумостовой схеме процессы, происходящие в конденсаторах 43 и 44 противофазны.

Ток в обмотке 35 (56 и 78) трансформатора 36 (57 и 74) тока больше тока в обмотке 53 (89 и 90) на величину тока базы. При использовании биполярных транзисторов 34, 39 (55, 60, 72 и 77) с коэффициентом насыщения 1,5-2, соотношение токов в обмотках 35 (56 и 78) и 53 (89 и 90) будет 1,2-1, при этом соотношении витков в обмотках 35 (56 и 78) 53 (89 и 90) должно быть равно 1-1,2. Т. е. трансформатор 36 (57 и 74) тока имеет по коллекторным и базовым обмоткам коэффициент трансформации близкий к 1, что позволяет обеспечить наилучшую связь для реализации блокинг-процесса (процесса переключения). Протекание тока нагрузки по обмотке 53 (89 и 90) трансформатора 36 (57 и 74) тока обеспечивает надежный режим насыщения транзистора 34 (55 и 77) через обмотку 35 (56 и 78) и транзисторный ключ 37 (58 и 79).

При смене полярности управляющего напряжения на управляющих входах управляемого транзисторного усилителя мощности транзисторные ключи 37 и 41 (58, 62, 75 и 79) переключаются: ключ 37 (58 и 79) закрывается, а ключ 41 (62 и 75) открывается. При этом эмиттерный ток транзистора 34 (55 и 77) устремляется через коллекторно-базовый переход транзистора 34 (55 и 77), обмотку 53 (89 и 90) трансформатора 36 (57 и 74 тока) и нагрузку. При этом ток, наводимый в обмотке 35 (56, 78) трансформатора 36 (57 и 74) тока закорачивается через цепочку диодов 45-47 (64-66, 84-86). На обмотке 40 (61 и 73) трансформатора 36 (57 и 74) тока фиксируется запирающее напряжение, равное U_д, где U_д - прямое падение напряжения на последовательно соединенных диодах 45-47 (64-66, 84-86), для транзистора 39 (60 и 72), которое передается на базо-эмиттерный переход транзистора 39 (60 и 72) через шунтирующий диод 42 (63 и 76) или транзисторный ключ 41 (62 и 75). В течение времени рассасывания коллекторного перехода транзистора 34 (55 и 77) транзистор 39 (60 и 75) блокируется отрицательным напряжением на обмотке 40 (61 и 73) трансформатора 36 (57 и 74) тока. После запирания транзистора 34 (55 и 77) ток через обмотку 53 (89 и 90) трансформатора 36 (57 и 74) тока прекращается. Начинается циркуляция (рекуперация) реактивного тока нагрузки через диод 52 (71 и 87). Транзистор 39 (60 и 72) открывается по базо-эмиттерному переходу положительным потенциалом напряжения, передаваемым обмоткой 54 (91 и 92) трансформатора 36 (57 и 74) тока в обмотку 40 (61 и 73). После запирания рекуперационного диода 52 (71) и 87) начинается увеличение тока нагрузки и развитие блокинг-процесса, при котором транзистор 39 (60 и 72) насыщается и поддерживается в этом состоянии током, протекающим через обмотку 53 (89 и 90) трансформатора 36 (57 и 74) тока. Далее в элементах 38 (59 и 80), 39 (60 и 72), 40 (61 и 73), 41 (62 и 75) 48-50 (67-69, 81-83), 51(70 и 88) происходят процессы, аналогичные тем, которые происходили в предыдущий полупериод в элементах 34 (55 и 77), 35 (56 и 78), 37(58 и 79), 42(63 и 76), 45-47 (64-66, 84-86), 52 (71 и 87).

Напряжение U_w на обмотке 35 и 40 (56, 78, 61 и 73) трансформатора 36 (57 и 74) тока выбирается из условия U_w= U_бэ+I_эR_си, где U_бэ - напряжение насыщения базо-эмиттерного перехода транзистора 34 и 39 (55, 77, 60 и 72); I_э - минимальный ток эмиттера транзистора 34 и 39 (55, 77, 60 и 72); R_ис - сопротивление сток-исток транзисторного ключа 37 и 41 (58, 79, 62 и 75) в проводящем состоянии (при использовании полевых транзисторов).

Причем падение напряжения на последовательно соединенных диодах 45-47, 48-50 (64-66, 84-86, 67-69, 81-83) должно быть U_д>U_w.

Диоды последовательных цепочек 45-47, 48-50(64-66, 84-86, 67-69, 81-83) должны быть импульсные маломощные, рассчитанные на импульсный ток, равный I_э, в течение времени рассасывания коллекторного перехода транзистора 34 и 39 (55, 77, 60 и 72).

При смене полярности напряжения на управляющих входах управляемого транзисторного усилителя 15-18 мощности (см. фиг. 2, 3) от периода к периоду управляющего напряжения все процессы повторяются и происходят аналогично.

Таким образом, в квазистатическом и динамическом режимах транзисторы 34 и 39 (55, 60, 72 и 77) включены по схеме с общей базой, что повышает их быстродействие и надежность в динамическом режиме (в режиме переключения). При этом реализуется режим эмиттерной коммутации и пропорционально-токового управления, что позволяет обеспечить необходимую траекторию переключения транзисторов, снизить потери мощности, повысить КПД и надежность преобразователя напряжения. Причем обеспечивается надежная работа транзисторов, имеющих допустимые параметры (например, граничное напряжение между коллектором и эмиттером) меньше, чем в известных схемах.

На фиг. 4 представлен вариант соединения управляющих входов управляемых транзисторных усилителей 15-18 мощности, входящих в состав преобразователя 5 напряжения. Переменное напряжение прямоугольной формы (типа "меандр") с выхода задающего генератора 4 поступает на управляющие входы усилителя 15 мощности первой преобразовательной ячейки 11. С выхода усилителя 15 мощности прямоугольное напряжение поступает через трансформатор 93 на управляющие входы усилителя 16 мощности второй преобразовательной ячейки 12. С выхода усилителя 16 мощности прямоугольное напряжение поступает через трансформатор 93 на управляющие входы усилителя 17 мощности третьей преобразовательной ячейки 13, а с выхода усилителя 17 мощности прямоугольное напряжение поступает через трансформатор 93 на управляющие входы усилителя 18 мощности четвертой преобразовательной ячейки 14. Сами усилители 15-18 мощности работают, например, как описано выше для усилителей, изображенных на фиг. 2 и 3. При таком соединении управляющих входов за счет инерционности элементов усилителей 15-18 мощности трансформаторов 93 и процессов, происходящих в преобразовательных ячейках 11-14, происходит фазовый сдвиг между напряжениями на управляющих входах усилителей мощности, а следовательно, между напряжениями во вторичных цепях трансформаторов 19-22. При этом после выпрямителей 7-10 (см. фиг. 1) увеличивается частота выпрямленного напряжения, что позволяет уменьшить емкость фильтровых конденсаторов на выходе устройства регулирования, уменьшить их массу и габариты. Сдвиг по фазе между напряжениями на управляющих входах усилителей 15-18 мощности приводит к разнесению во времени моментов переключения их транзисторов, при этом уменьшаются помехи в цепях питания преобразовательных ячеек 11-14 и устройства регулирования в целом, т. е. исключается одновременная коммутация полной мощности нагрузки устройства регулирования и происходит в каждый момент времени коммутация части мощности нагрузки, приходящаяся на одну ячейку. Это приводит к повышению надежности и КПД устройства регулирования, а также позволяет уменьшить массу и габариты емкостного фильтра 2 и помехоподавляющих фильтров на входе устройства регулирования.

Кроме того, при фазовом сдвиге между напряжениями на управляющих входах усилителей 15 и 16 мощности преобразовательных ячеек 11 и 12, содержащих магнитные усилители 25 и 26, обеспечивается фазовый сдвиг между напряжениями на обмотках последних, в том числе и на обмотках 27 и 28 управления. При этом переменная составляющая напряжения на дросселях, включаемых последовательно с обмотками 27 и 28 управления (см. фиг. 1), уменьшается. Когда обмотки 27 и 28 управления и включены последовательно (см. фиг. 4), используется один дроссель 94 (вместо двух 29 и 30 на фиг. 1) и один стабилизатор 31 тока (вместо двух 31 и 32 на фиг. 1) в блоке 6 управления. Это приводит к повышению надежности и КПД устройства регулирования, а также к снижению массы и габаритов.

Таким образом, выполнение соединения управляющих входов усилителей 15-18 мощности по схеме на фиг. 4 повышает надежность и КПД устройства регулирования.

На фиг. 5 представлена схема соединения управляющих входов управляемых транзисторных усилителей 15-18 мощности, выполненных по схемам на фиг. 2 и 3. В этом случае, также как и в схеме на фиг. 4, обеспечивается фазовый сдвиг между напряжениями на обмотках трансформаторов 19-22, магнитных усилителей 25 и 26, разносятся во времени моменты переключения транзисторов усилителей 15-18 мощности. Это обеспечивается за счет подключения управляющих входов усилителей 16-18 мощности на фиг. 2 (3), соединенных с обмоткой 54 (91 и 92) трансформатора 36 (57 и 74) тока, к дополнительной обмотке 95 на трансформаторе 19-22 предыдущей преобразовательной ячейки 11-13 (см. фиг. 5), а управляющих входов усилителя 15 мощности - к выходу задающего генератора 4. Между напряжениями на обмотках 95 трансформаторов 19-22 существует фазовый сдвиг, который обуславливает фазовые сдвиги между процессами, происходящими в ячейках 11-14, при этом достигаемые эффекты такие же, как и в схеме на фиг. 4. Однако, в схеме на фиг. 5, в ячейках 11-13 отсутствует дополнительный трансформатор (93 в схеме на фиг. 4), что способствует повышению надежности и КПД устройства регулирования.

Как указывалось выше, магнитные усилители 25 и 26 работают в режиме вынужденного намагничивания, характеризуемым отсутствием четных гармоник тока в обмотках магнитного усилителя. Для обеспечения этого режима последовательно с обмоткой 27 (28) управления (см. фиг. 1) включается дроссель 29(30) с большой индуктивностью, препятствующей прохождению тока удвоенной частоты по этой цепи. Переменное напряжение на дросселе будет удвоенной частоты (по сравнению с частотой преобразования, т. е. с частотой задающего генератора 4). По существу в данном случае магнитный усилитель 25 (26) представляет собой стабилизатор тока (или регулятор тока), который управляется постоянным током через значительную индуктивность. Получение постоянного тока через обмотку 27(28) управления магнитного усилителя 25 (26) может достигаться либо импульсным управлением (изменением скважности управляющего напряжения), при котором дроссель 29(30) в цепи обмотки 27 (28) управления является также и сглаживающим элементом, либо изменением амплитуды управляющего напряжения. Эти функции может выполнять стабилизатор 31 (32) тока блока 6 управления.

При больших пределах изменения тока через магнитный усилитель (например, режим холостого хода и режим номинальной нагрузки), а также при импульсном управлении возникает проблема обеспечения безразрывности тока. Безразрывность тока через дроссель 29 (30 и 94) может быть достигнута при выполнении дросселя 29 (30 и 94) на двух сердечниках 96 и 97 с разной магнитной проницаемостью, как показано на фиг. 6. При этом на малых токах управления сердечник, имеющий высокую магнитную проницаемость, например сердечник 96, обеспечивает большую индуктивность дросселя 29 (30 и 94). При увеличении тока сердечник 96 насыщается и требуемую индуктивность дросселя обеспечивает сердечник 97 с меньшей магнитной проницаемостью. Такое выполнение дросселя 29 (30 и 94) позволяет обеспечить безразрывный ток при большом диапазоне изменения токов через магнитный усилитель 25 (26), повысить надежность и КПД устройства регулирования.

Магнитный усилитель 25 (26) может быть конструктивно объединен с дросселем 29(30), как показано на фиг. 7. В этом случае сердечники 99 и 100 с одинаковой магнитной проницаемостью являются сердечниками магнитного усилителя 25 (26), а сердечник 98 - сердечником дросселя 29 (30). Обмотка 27 (28) управления магнитного усилителя 25 (26) наматывается на трех сердечниках 98-100 и является общей обмоткой 27+29(28+30), т. е. обмоткой 27 (28) управления магнитного усилителя 25 (26) и обмоткой дросселя 29 (30). При таком выполнении магнитного усилителя 25 (26) и дросселя 29 (30) уменьшаются суммарная масса и габариты моточных изделий, расход обмоточных проводов и потери в них. Кроме того, уменьшается количество соединения между элементами схемы. Все это повышает надежность и КПД устройства регулирования.

Магнитные усилители 25 и 26, входящие в n преобразовательных ячеек 11 и 12, могут быть конструктивно объединены с дросселем 94 в цепи управления магнитными усилителями, как показано на фиг. 8. Здесь магнитные усилители 25 (на сердечниках 102 и 103) и 26 (на сердечниках 104 и 105) и дроссель 94 (на сердечнике 101) имеют общую обмотку 27+28+94. При этом сокращаются расход обмоточных проводов, масса и габариты моточных изделий (магнитных усилителей, дросселей), уменьшаются потери в них, количество соединений между элементами схемы и, следовательно, повышаются надежность и КПД устройства регулирования.

Магнитный усилитель 25 (26) может быть конструктивно объединен с трансформатором 19 (20) соответствующей преобразовательной ячейки 11(12), как показано на фиг. 9. Здесь магнитный усилитель 25 (26) на сердечниках 107 и 108 и трансформатор 19 (20) на сердечнике 106 имеют общую обмотку 109, которая является рабочей обмоткой 23 (24) магнитного усилителя 25 (26) и первичной обмоткой трансформатора 19 (20). При таком выполнении магнитного усилителя 25 (26) и трансформатора 19 (20) уменьшается количество соединений между элементами схемы, что повышает надежность устройства. Кроме того, в данном моточном изделии концентрируются функции стабилизации и преобразования электрической энергии, уменьшается расход обмоточных проводов и потери в них. Все это позволяет повысить надежность и КПД устройства регулирования.

Таким образом, изобретение обеспечивает стабилизацию тока через магнетрон с помощью магнитного усилителя, работающего в режиме вынужденного намагничивания, тем самым повышает надежность работы устройства регулирования и всей сверхвысокочастотной печи в целом. Введение фазового сдвига между преобразовательными ячейками уменьшает массу и габариты реактивных элементов схемы, а также вторую (основную) гармонику напряжения на дросселе в цепи обмоток управления магнитных усилителей, включенных последовательно. При этом обеспечивается интеграция (конструктивное объединение) магнитных усилителей и дросселя, снижаются их масса и габариты, повышаются надежность и КПД устройства.

Реализованные в управляемых транзисторных усилителях мощности эмиттерная коммутация и пропорционально-токовое управление силовыми транзисторами, работающими по схеме с общей базой, обеспечивают необходимые траектории переключения транзисторов, снижают потери в них, повышают надежность работы устройства. Конструктивное объединение магнитных усилителей и трансформаторов преобразовательных ячеек обеспечивает снижение их массы и габаритов, а также повышает КПД и надежность работы, причем в одном моточном изделии контролируются функции стабилизации и преобразования электрической энергии. Все это позволяет повысить надежность и КПД устройства регулирования мощности магнетрона СВЧ-печи.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ МАГНЕТРОНА СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ПЕЧИ, содержащее выпрямитель сетевого напряжения с емкостным фильтром, источник вспомогательного напряжения с задающим генератором, преобразователь напряжения, блок управления током подмагничивания, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и повышения коэффициента полезного действия, введены N выпрямителей, преобразователь напряжения выполнен в виде N, где N = 1,2,3, ..., преобразовательных ячеек, каждая из которых выполнена на управляемом транзисторном усилителе мощности, к выходу которого подключена первичная обмотка выходного трансформатора, при этом вход питания каждого из транзисторных усилителей мощности подключен к выходу емкостного фильтра выпрямителя сетевого напряжения с емкостным фильтром, управляющие входы первого управляемого транзисторного усилителя мощности подключены к соответствующим выходам задающего генератора источника вспомогательного напряжения с задающим генератором, в каждой из n, где n = 1,2,3, ..., N, преобразовательных ячеек первичная обмотка выходного трансформатора подключена к выходу управляемого транзисторного усилителя мощности через последовательно соединенные половины рабочей обмотки введенного магнитного усилителя, обмотка управления которого через введенный дроссель подключена к соответствующему выходу блока управления током подмагничивания, который выполнен в виде блока управления током подмагничивания с K = 1,2,3, ..., n выходными стабилизаторами тока, выходы которых являются выходами этого блока, вторичная обмотка выходного трансформатора каждой из N преобразовательных ячеек подключена к входу соответствующего выпрямителя, все N выпрямителей соединены последовательно между собой, один из выводов первого выпрямителя подключен к аноду магнитрона, один из выводов N-го выпрямителя подключен к одному из выводов накала и катоду магнетрона, в N-й преобразовательной ячейке выходной трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмоткой, которая подключена к выводам накала магнетрона.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый из управляемых транзисторных усилителей мощности выполнен по полумостовой схеме, содержащей первый транзистор, между базой и эмиттером которого включена первая цепь, состоящая из последовательно соединенных первой вторичной обмотки трансформатора тока и первого транзисторного ключа, параллельно которому включен первый шунтирующий диод, второй транзистор, между базой и эмиттером которого включена вторая цепь, состоящая из последовательно соединенных второй вторичной обмотки трансформатора тока и второго транзисторного ключа, параллельно которому включен второй шунтирующий диод, последовательно соединенные первый и второй конденсаторы, третью и четвертую цепи, которые выполнены из последовательно согласно соединенных нескольких диодов, которые включены параллельно соответственно первой и второй вторичным обмоткам трансформатора тока, первый диод, катод которого подключен к коллектору первого транзистора, второй диод, анод которого подключен к базе второго транзистора, конец третьей выходной обмотки трансформатора тока соединен с анодом первого диода и с катодом второго диода, начало третьей выходной обмотки трансформатора тока соединено с базой первого транзистора и с коллектором второго транзистора, другие выводы первого и второго конденсаторов соединены соответственно с коллектором первого транзистора и базой второго транзистора, которые являются входом питания управляемого транзисторного усилителя мощности, управляющими входами которого являются входы первого и второго транзисторных ключей и входная обмотка трансформатора тока, а точки соединения соответственно первого и второго диодов и первого и второго конденсаторов являются выходом управляемого транзисторного усилителя мощности.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый из N управляемых транзисторных усилителей мощности выполнен по мостовой схеме, содержащей первый транзистор, между базой и эмиттером которого включена первая цепь, состоящая из последовательно соединенных первой вторичной обмотки первого трансформатора тока и первого транзисторного ключа, параллельно которому включен первый шунтирующий диод, второй транзистор, между базой и эмиттером которого включена вторая цепь, состоящая из последовательно соединенных второй вторичной обмотки первого трансформатора тока и второго транзисторного ключа, параллельно которому включен второй шунтирующий диод, третью и четвертую цепи, которые выполнены из последовательно согласно соединенных нескольких диодов, которые включены параллельно соответственно первой и второй вторичным обмоткам первого трансформатора тока, первый диод, катод которого подключен к коллектору первого транзистора, второй диод, анод которого подключен к базе второго транзистора, третий транзистор, между базой и эмиттером которого включена пятая цепь, состоящая из последовательно соединенных первой вторичной обмотки второго трансформатора тока и третьего транзисторного ключа, параллельно которому включен третий шунтирующий диод, четвертый транзистор, между базой и эмиттером которого включена шестая цепь, состоящая из последовательно соединенных второй вторичной обмотки второго трансформатора тока и четвертого транзисторного ключа, параллельно которому включен четвертый шунтирующий диод, седьмую и восьмую цепи, которые выполнены из последовательно согласно соединенных нескольких диодов, которые включены параллельно соответственно первой и второй вторичным обмоткам второго трансформатора тока, третий диод, катод которого подключен к коллекторам первого и третьего транзисторов, четвертый диод, анод которого подключен к базам второго и четвертого транзисторов, при этом конец третьей выходной обмотки первого трансформатора тока соединен с точкой соединения анода первого диода с катодом второго диода, начало третьей выходной обмотки первого трансформатора тока соединено с точкой соединения базы первого транзистора с коллектором второго транзистора, конец третьей выходной обмотки второго трансформатора тока соединен с анодом третьего диода и катодом четвертого диода, начало третьей выходной обмотки второго трансформатора тока соединено с базой третьего транзистора и коллектором четвертого транзистора, коллектор первого транзистора и база второго транзистора являются входом питания управляемого транзисторного усилителя мощности, управляющими входами которого являются управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого транзисторных ключей и первичные обмотки первого и второго трансформаторов тока, а концы третьих обмоток первого и второго трансформаторов тока являются выходом управляемого транзисторного усилителя мощности.

4. Устройство по пп.1 и 2, или 1 и 3, отличающееся тем, что в каждую из N преобразовательных ячеек, кроме N-й, введен управляющий трансформатор, содержащий одну первичную обмотку и несколько вторичных обмоток, при этом выводы первичной обмотки первого, ..., (N - 1)-го управляющих трансформаторов соединены с выходами управляемого транзисторного усилителя мощности соответственно, первой, ..., (N - 1)-й преобразовательных ячеек, а выводы вторичных обмоток первого, ... (N - 1)-го управляющих трансформаторов соединены с соответствующими управляющими входами управляемого транзисторного усилителя мощности, соответственно второй, ..., N-й преобразовательной ячейки.

5. Устройство по пп.1 и 2 или 1 и 3, отличающееся тем, что в каждой из преобразовательных ячеек, кроме N-й, выходной трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, при этом дополнительная обмотка выходного трансформатора первой, ..., (N - 1)-й преобразовательных ячеек соединена с входной обмоткой трансформатора тока соответственно второй, ..., N-й преобразовательных ячеек.

6. Устройство по пп.1-5, отличающееся тем, что обмотка каждого из дросселей намотана на двух сложенных вместе тороидальных магнитных сердечниках с разной магнитной проницаемостью.

7. Устройство по пп.1 - 6, отличающееся тем, что половины рабочей обмотки магнитного усилителя каждой из n преобразовательных ячеек соединены встречно и размещены на двух магнитных сердечниках с одинаковой магнитной проницаемостью, которые сложены вместе с третьим магнитным сердечником, а обмотка управления магнитного усилителя и дроссель намотаны на всех трех магнитных сердечниках.

8. Устройство по пп. 1-6, отличающееся тем, что магнитные усилители и дроссели n преобразовательных ячеек конструктивно объединены и выполнены на (2n + 1) тороидальных магнитных сердечниках, один из которых выполнен с магнитной проницаемостью, отличной от магнитной проницаемости других тороидальных магнитных сердечников, при этом половины рабочей обмотки магнитного усилителя каждой из n преобразовательных ячеек размещены на двух из (2n + 1) тороидальных магнитных сердечниках, которые выполнены с одинаковой магнитной проницаемостью, все (2n + 1) тороидальных сердечника сложены вместе и на них намотаны обмотки управления магнитных усилителей и дроссели всех n преобразовательных ячеек.

9. Устройство по пп.1 - 6, отличающийся тем, что магнитный усилитель и выходной трансформатор каждой из n преобразовательных ячеек конструктивно объединены и выполнены на трех сложенных вместе тороидальных магнитных сердечниках, которые выполнены или с одинаковой магнитной проницаемостью, или с магнитной проницаемостью у одного из них, отличной от магнитной проницаемости двух других, при этом обмотка управления магнитного усилителя размещена на двух тороидальных магнитных сердечниках с одинаковой магнитной проницаемостью, вторичная обмотка выходного трансформатора расположена на третьем тороидальном магнитном сердечнике, а половины рабочей обмотки магнитного усилителя и первичная обмотка выходного трансформатора расположены на всех трех тороидальных сердечниках.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9