Генератор импульсов напряжения


 

H03K3/53 - Импульсная техника (измерение импульсных характеристик G01R; механические счетчики с электрическим входом G06M; устройства для накопления /хранения/ информации вообще G11; устройства хранения и выборки информации в электрических аналоговых запоминающих устройствах G11C 27/02; конструкция переключателей для генерации импульсов путем замыкания и размыкания контактов, например с использованием подвижных магнитов, H01H; статическое преобразование электрической энергии H02M;генерирование колебаний с помощью схем, содержащих активные элементы, работающие в некоммутационном режиме, H03B; импульсная модуляция колебаний синусоидальной формы H03C;H04L ; схемы дискриминаторов с подсчетом импульсов H03D;

Владельцы патента RU 2422983:

Российская академия наук. Сибирское отделение. Институт мониторинга климатических и экологических систем (RU)

Генератор импульсов напряжения может быть использован в источниках питания различных электрофизических устройств. Устройство собрано по схеме Аркадьева-Маркса, содержит накопительные конденсаторы, две зарядные ветви из цепи диодов, разрядники и зарядную индуктивность, включенную между одним из полюсов питающего источника напряжения и анодом. Технический результат - уменьшение потерь мощности в зарядной цепи. 1 ил.

 

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике и может быть использовано в источниках питания различных электрофизических устройств.

Известны генераторы импульсов высокого напряжения, собранные по схеме Аркадьева-Маркса, которые содержат несколько каскадов с накопительными конденсаторами, зарядными резисторами и разрядниками в каждом каскаде (авт. св. №156616, кл. H03K 3/53, 1963 г, патент РФ №2317637, кл. H03K 3/53, 2008 г.).

Недостатками указанных генераторов является большое время заряда накопительных конденсаторов, а также большие потери мощности на активном сопротивлении зарядных резисторов.

Известен также генератор импульсов напряжения (патент РФ №2091980, кл. H03K 3/00, 1997 г.), в котором зарядные резисторы заменены зарядными индуктивностями. В такой схеме уменьшаются потери мощности во время зарядки накопительных конденсаторов. Однако время зарядки накопительных конденсаторов остается достаточно большим, так как процесс зарядки осуществляется последовательно.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является генератор импульсов высокого напряжения (авт. св. №731530, кл. H02M 7/26, H03K 3/53, 1980 г.), который собран но схеме Аркадьева-Маркса. Он содержит накопительные конденсаторы, разрядники, нагрузку, две зарядные ветви, одна из которых выполнена в виде цепочки из последовательно соединенных диодов, и источника питающего напряжения. Генератор работает следующим образом. От источника зарядного напряжения отрицательной полярности (для направления включения диодов) происходит заряд конденсаторов. При этом полярность напряжения на конденсаторах такова, что при включении разрядников диоды запираются обратным напряжением и последовательно соединенные конденсаторы заряжаются на нагрузку, формируя на ней импульс высокого напряжения.

Недостатком данного генератора является большое время заряда накопительных конденсаторов, так как они заряжаются последовательно друг за другом, и большие потери мощности на активном сопротивлении одной ветви зарядных резисторов.

Технической задачей данного изобретения является уменьшение потерь мощности в зарядной цепи, уменьшение времени заряда за счет того, что процесс зарядки осуществляется параллельно, и получение удвоенного напряжения на накопительных конденсаторах.

Указанный технический результат достигается тем, что, как и прототип, который также собран по схеме Аркадьева-Маркса, генератор импульсов напряжения содержит накопительные конденсаторы, разрядники, две зарядные ветви, одна из которых выполнена в виде цепочки из последовательно соединенных диодов и источника питающего напряжения.

Новым в заявляемом генераторе является то, что генератор дополнительно снабжен зарядной индуктивностью. Вторая зарядная цепь выполнена аналогичной первой, в виде цепочки из последовательно соединенных диодов, при этом зарядная индуктивность включена между одним из полюсов источника питающего напряжения и анодом последнего диода из второй ветви.

На чертеже изображена электрическая схема предлагаемого генератора.

Генератор содержит несколько каскадов 1…n. Каждый из каскадов содержит накопительные конденсаторы 2, разрядники 3 и 4, зарядные диоды 5 и 6, а также общую для всех каскадов зарядную индуктивность 7.

Генератор импульсных напряжений работает следующим образом.

Накопительные конденсаторы 2 заряжают через зарядную индуктивность 7, зарядные диоды 5 и 6 - от источника питающего напряжения Uвх. Так как во время заряда все диоды 5 и 6 открыты, то накопительные конденсаторы соединены параллельно, и процесс заряда конденсаторов происходит одновременно. Время заряда конденсаторов определяется по формуле

t=π√LCn,

где L - зарядная индуктивность 7;

C - Емкость зарядных конденсаторов 2;

n - количество каскадов 1;

π - 3,14.

Такая схема позволяет зарядить накопительные конденсаторы за минимальное время с минимальными потерями мощности. При условии, что активное сопротивление цепи заряда близко к нулю, процесс заряда имеет резонансный характер, и накопительные конденсаторы 2 заряжаются до двойного напряжения питания, что не достигнуто ни в одной из известных схем Аркадьева-Маркса. После заряда накопительных конденсаторов 2 зарядные диоды 5 и 6 запираются и удерживают напряжение на накопительных конденсаторах на уровне 2Uвx. После пробоя управляемого разрядника 3 с помощью генератора поджигающих импульсов Uгип срабатывают остальные разрядники 4, накопительные конденсаторы оказываются соединенными последовательно и на выходе схемы на нагрузку Rн. мы имеем напряжение

Uвых=2Uвxn.

При этом, зарядные диоды 5 и 6 остаются закрытыми, не оказывая влияния на выходное напряжение. После разряда накопительных конденсаторов на нагрузку Rн, диоды 5 и 6 открываются и переодически процесс полностью повторяется.

Генератор импульсов напряжения, собранный по схеме Аркадьева-Маркса, содержащий накопительные конденсаторы, разрядники, две зарядные ветви, одна из которых выполнена в виде цепочки из последовательно соединенных диодов, и источник питающего напряжения, отличающийся тем, что генератор дополнительно снабжен зарядной индуктивностью, вторая зарядная ветвь выполнена в виде цепочки из последовательно соединенных диодов, при этом зарядная индуктивность включена между одним из полюсов источника питающего напряжения и анодом последнего диода из второй зарядной ветви.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к дефибрилляторам, и может найти применение в медицинских учреждениях для отделений реанимации, кардиохирургии, интенсивной терапии, отделений неотложной скорой помощи, а также на догоспитальных этапах медицинской помощи.

Изобретение относится к высоковольтной наносекундной технике и является компактным частотным генератором импульсного напряжения, выполненным по схеме Маркса, содержащим конденсаторные ступени в виде последовательно соединенных слоев, состоящих из плоских конденсаторов прямоугольного сечения с двухсторонним расположением выводов, слои размещены перпендикулярно оси цилиндрического корпуса, между слоями установлены диэлектрические прокладки, упомянутые слои соединены последовательно плоскими металлическими шинами, а выводные шины всех ступеней расположены с одной стороны продольной оси цилиндрического корпуса, диэлектрическую конструкцию в виде полок для установки конденсаторных ступеней и боковых стенок, зарядные дроссели в виде однослойных катушек и разделительных металлических дисков, размещенных на изоляционных трубах, установленных на диэлектрических шпильках, цанговые соединения между дисками и выводными шинами ступеней, искровые разрядники в виде двух колонн цилиндрического исполнения, имеющих расположенные соосно металлические диски с проходными отверстиями и разделительные изоляторы с резиновыми уплотнениями и центральными сквозными отверстиями, при этом в середине каждого второго изолятора установлен с помощью радиального стержня с резиновым уплотнением промежуточный электрод в виде цилиндрической обечайки, а с одной стороны каждого диска установлены соосно цилиндрические скругленные электроды, обращенные в сторону промежуточного электрода, при этом разрядные колонны размещены в пространстве между конденсаторными ступенями и корпусом со стороны выводных шин конденсаторных ступеней и симметрично относительно середины ступеней, а их оси смещены от оси корпуса генератора на одинаковом расстоянии, цилиндрический корпус с кабельными и газовыми вводами на нижнем фланце, выходной высоковольтный изолятор дискового исполнения с высоковольтным электродом емкостного делителя напряжения в виде замкнутой металлической фольги, расположенной на внешней образующей поверхности изолятора.

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике, к схемам генерирования электрических импульсов и может быть использовано, например, для: запитки геофизических диполей, соленоидов с различным энергозапасом, стационарных и мобильных передающих антенн мощностью ~1 МВт, испытания измерительных элементов, силовых трансформаторов путем их нагружения килоамперными токами большой длительности и т.д.

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в вычислительной технике при моделировании случайных процессов, тестировании каналов связи и аппаратуры.

Изобретение относится к устройствам генерирования прямоугольных импульсов и может быть использовано в области импульсной электротехники для запуска управляемых разрядников.

Изобретение относится к преобразовательной технике. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах постоянного тока с обратной связью по скорости. .

Изобретение относится к устройствам получения озона в электрическом разряде и может быть использовано для создания генераторов озона. .

Изобретение относится к контактному и дистанционному оружию с электрическим средством поражения цели (электрошокерам), а также к технике получения электрических импульсов высокого напряжения при большой силе тока, например, в устройствах электрогидравлического разряда, устройствах электротермического метания, в других устройствах, где необходим электрический разряд с большим пробивным расстоянием в газах и материалах при большой силе тока в цепи.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных и мобильных потребителей электроэнергии. .

Изобретение относится к электронным схемам, специально предназначенным для сравнения амплитуд, и может быть использован в измерительной технике с допусковым контролем, в системах контроля и сигнализации

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике и может использоваться при построении самосинхронных триггерных, регистровых и вычислительных устройств, систем цифровой обработки информации

Изобретение относится к средствам оптической импульсной техники

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике и может использоваться для индикации окончания переходных процессов при переключениях вычислительных устройств и систем цифровой обработки информации

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для реализации цифровых схем высокой надежности

Изобретение относится к связи, более конкретно к технологиям для формирования последовательностей скремблирования и дескремблирования в системе связи

Изобретение относится к средствам автоматики, связи электроники и энергетики

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике и может быть использовано в источниках питания различных электрофизических устройств

Изобретение относится к устройствам импульсной техники и может быть использовано в прецизионных генераторах импульсов
Наверх