Устройство формирования импульсов

 

(72) Авторы изобретения

А. Д. Зайцев и A. А. Макаров (71) Заявитель

{54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к области импульсной техники, а именно к устройствам формирования электричЕских импульсов и может быть использовано для создания мощных высоковольтных высокочастотных моду- 5 ляторов и генераторов.

Известно устройство формирования импульсов по основному авт. св. № 532175, содержащее и последовательно соединенных тиристоров, катод одного нз крайних тиристоров заземлен, а анод другого крайнего тиристора подсоединен к источнику питания, цепь запуска, образованную одним из тиристоров, предпочтител ьно кряйни м; катод которого заземлен, п конденсаторами и импульсными трансформаторами. Вторичные обмотки трансформаторов включены между катодами и управляющими электродами соответствующих тиристоров, первичные обмотки одними концами подсоединены к их катодам, а другими к первым обкладкам конденсаторов, причем вторыми обкладками конденсаторы подключены к а иода м соответствующих тиристоров. 1<, управляющим электродам тиристоров катодами подключены зарядные диоды, аноды которых присоединены к первым обкладкам конденсаторов.

Однако при работе такого устройства в импульсном режиме его надежность снижается.

С целью повышения надежности устройство формирования импульсов дополнительно содержйт и цепей, каждая из которых образована последовательно соединенными стабилитроном и резистором, и = цепей, каждая из которых образована встрсчнопоследовательно соединенными стябнлитроном и диодом, и и — катушек индуктивности. Дополнительные цепи из последовательно соединенных стабилитронов и резисторов включены между управляющими электродами тиристоров и катодами соответствующих зарядных диодов, причем стябнлнтроны ориентированы катодами к катодам зарядных диодов. Дополнительные пепи из встречно-последовательно соединенных стябилитронов и диодов включены между анодами тиристоров, кроме крайнего тнристора, подсоединенного к источнику питания, и вторыми обкладками соответствующих конденсаторов, причем стабилитроны ориентирова656210 ны катодами к анодам тиристоров. Дополнительные катушки индуктивности включены между вторыми обкладками конденсаторов, кроме крайнего конденсатора, подсоединенного к источнику питания, и управляющими электродами тиристоров, катоды которых соединены с анодами соответствующих тиристоров.

Устройство дополнительно содержит и резисторов, включенных между катодами тиристоров и вторыми обкладками соответствующих конденсаторов, а также и цепей, каждая из которых образована последовательно соединенными диодом и резистором и включена между первой обкладкой конденсатора и первичной обмоткой трансформатора, причем диод ориентирован катодом к первой обкладке конденсатора.

На фиг. 1 представлена электрическая схема предложенного устройства формирования импульсов; на фиг. 2 — электрическая схема ячейки устройства с дополнительными элементами.

Устройство формирования импульсов содержит группу из и последовательно соединенных тиристоров 1 — 4 (в рассматриваемом примере п = 4), в которой катод одного из крайних тиристоров 4 заземлен, а анод другого крайнего тиристора 1 является анодом группы тиристоров и соединен с клеммой 5.

Цепь запуска устройства содержит и конденсаторов 6 — 9 и и импульсных трансформаторов 10 — 13, первичные обмотки 14 — 17 которых подключены одним выводом к катодам соответствующих тиристоров, другим— к первым обкладкам конденсаторов 6 — 9.

Вторичные обмотки 18 — 21 импульсных трансформаторов включены встречно первичным и подключены одним выводом к катодам соответствующих тиристоров 1 — 4, а другим выводом — к первым обкладкам конден,саторов через диоды 22 — 25, ориентированные анодами к упомянутым конденсаторам.

Выводы обмоток 18 — 21, подключенные к катодам диодов 22 — 25, соединены с управляющими электродами тиристоров 1 — 4 через и цепей, образованных резисторами 26—

29 соответственно и последовательно соединенными стабилитронами 30 — 33, причем стабилитроны ориентированы катодами к катодам диодов 22 — 25. Вторая обкладка конденсатора 6 соединена с анодом тиристора 1, вторые обкладки конденсаторов 7 — 9 соединены с управляющими электродами тиристоров 1 — 3 через катушки индуктивности 34 — 36 и с катодами этих же тиристоров через цепи, образованные диодами 3739 и встречно-последовательно соединенными стабилитронами 40 — 42, причем стабилитроны ориентированы катодами к катодам тиристоров, а анодами — к анодам диодов.

Запуск устройства осушествляется подачей положительного сигнала управления на клемму 43. Для равномерного распределе5

55 ния статического напряжения между тиристорами, повышения устойчивости K длительному воздействию постоянного напряжения путем создания постоянного отрицательного смещения на участках управляющий электрод-катод тиристора параллельно участкам: вторые обкладки конденсаторов 6 — 9 — католы тиристоров включены резисторы 44 — 47 соответственно. Мощность импульса управления равна необходимой для запуска одного тиристора. Для улучшения электрической развязки первичных и вторичных обмоток импульсных трансформаторов 10 — !3 целесообразно между пеpBIIMII обкладками конденсаторов 6 — 9 и первичными обмотками

14 — 17 включить и цепей из последовательно соединенных диодов и резисторов соответственно, причем диоды ориентировать катодами к первым обкладкам конденсаторов. На фиг. 2 показана такая цепь, содержащая диод 48 и резистор 49.

Для выравнивания вольт-амперных характеристик участков управляющий электрод-катод тиристоров 1 — 4, а также повышения устойчивости к длительному воздействию постоянного напряжения желательно параллельно управляющему электроду и ка году каждого тиристора включить резисторы -- см. резистор 50 на фиг. 2.

При подаче положительного напряжения на клемму 5, т. е. на анод тиристора 1, являющийся анодом группы тиристоров 1 — 4, ток заряда конденсаторов 6 — 9 проходит последовательно по цепи: анод тиристора 1, конденсатор 6, диод 22, смсшенный в прямом направлении, обмотка 18 импульсного трансформатора !0, катод тиристора 1, управляющий электрод тиристора 1, катушка индуктивности 34, конденсатор 7, диод 23 и т. д. на землю. Величины индуктивности обмотки

18 и катушки 34 выбраны таким образом, чтобы падение напряжения на обмотке !8 и катушке 34 было меньше напряжения стабилизации стабилитронов 30 и 40. Весь ток заряда конденсаторов протекает через у«асток управляющий электрод-катод тиристора 1, создавая на управляюшем переходе тиристора 1 (аналогично тиристоров 2 и 3) отрицательное смещение. Наличие отрицательного смещения на тиристорах 1 — 3 значительно повышает устойчивость устройства к воздействию нарастающего анодного напряжения. Отсутствие отрицательного смещения на нижнем тиристоре 4 несушественно, так как его катод заземлен, и можно подать постоянное смещение от внешнего маломощного источника.

После окончания процесса заряда конденсаторов 6 — 9 цепь запуска устройства находится под потенциалом, равным потенциалу на клемме 5. Напряжение между конденсаторами делится пропорционально суммарным сопротивлениям утечки тиристоров

1 — 4 и резисторов 44 — 47.

656210

При подаче сигнала управления на клемму 43, т. е. на управляющий электрод тиристора 4, последний переходит в открытое состояние, напряжение на нем падает и конденсатор 9 разряжается через открытый ти- 5 ристор по цепи: катушка индуктивности 36, управляющий переход тиристора 3, открытый тиристор 4, обмотка 17 импульсного трансформатора 13.

После включения тиристора 4 происходит перераспределение потенциала в цепи запуска с большой скоростью (доли микросекунды) между конденсаторами 6 — 8, что вызывает дозаряд конденсаторов, ток дозаряда идет по цепи: конденсатор 6, диод 22, смещенный в прямом направлении, стабили- 1 трон 30, резистор 26, управляющий переход тиристора 1, стабилитрон 40, диод 37, включенный в прямом направлении, конденсатор

7 и т. д. через открытый тиристор 4 на землю.

Практически весь ток дозаряда конденсаторов протекает одновременно через управляющие элеКтроды егце не включившихся тиристоров 1 — 3. Протекание положительного тока управления вызывает их одновременное включение. Если величина тока дозаряда конденсаторов 6 — 8 недостаточна для вклю- 25 чения тиристоров 1 — 3, их запуск осушествляется последовательно: тиристор 3 включается током разряда конденсатора 9, тиристор 2 — током разряда конденсатора 8 после включения THpHcTopd 3, тиристор 1— током разряда конденсатора 7 после вклю- ЗО чения тиристора 2. При включении тиристоров 1- 4 ток разряда конденсаторов протекает через первичные обмотки 14 в 17 импульсных трансформаторов 10 — 13, при этом поступает допо;шительный ток управления на включаюшиеся тиристоры, что способствует улучшению условий включения тиристоров, а при последовательном запуске поддерживает тиристоры в открытом состоянии.

Оба механизма включения (одновременный и последовательный) действуют в одно 4о и то же время и таким образом обеспечивается устойчивый запуск устройства в любых схемах применения.

При последующей подаче анодного напряжения на клемму 5, а затем управляющего 45 сигнала на входную клемму тиристора 4 описанный процесс повторяется.

Устройство формирования импульсов, согласно изобретению, обладает повышенной стойкостью к воздействию нарастающего анодного и постоянного анодного напряже- 50 ния за счет создания отрицательного смещения на управляющих переходах тиристоров и обеспечивает устойчивый запуск последовательно соединенных тиристоров, независимо от параметров формирующих элементов, путем совместного использования одновременного и последовательного механизма включения в одном устройстве.

Формула изобретения

1. Устройство формирования импульсов по авт. св. № 532175, отличаюшееся тем, что, с целью повышения надежности, оно дополнительно содержит п цепей, каждая из которых образована последовательно соединенными стабилнтроном и резистором, п — 1 цепей, каждая нз которых образована встречно-последовательно соединенными стабилитроном и диодом, и и — 1 катушек индуктивности, при этом дополнительные цепи из последовательно соединенных стабилитронов и резисторов включены между управляющими электродами тиристоров и катодами соответствующих зарядных диодов, а стабилитроны ориентированы катодами к катодам зарядных диодов; дополнительные цепи из встречно-последовательно соединенHblx стабилитронов и диодов включены между анодами тиристоров, кроме крайнего тиристора, подсоединенного к источнику питания, и вторыми обкладками соответствующих конденсаторов, причем стабилитроны ориентированы катодами к анодам тирнсторов, дополнительные катушки индуктивности включены между вторыми обкладками конденсаторов, кроме крайнего конденсатора, подсоединенного к источнику питания, и управляющими электродами тнристоров, катоды которых соединены с анодами соответствуюшиv тиристоров.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит и резисторов, включенных между катодами тиристоров и вторыми обкладками соответствующих конденсаторов.

3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит и цепей, каждая нз которых образована последовательно соединенными диодом и резистором и включена между первой обкладкой конденсатора и первичной обмоткой трансформатора, причем диод ориентирован катодом к первой обкладке конденсатора.

6562IO

45

Фиг Я

Фиг.

Составитель О. Богомолов

Редактор Т. Орловская Техред О. Луговая Корректор С. Шекмар

Заказ 1548/4? Тираж 1059 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иаобретен ий и от к рыл нй

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, Филиал ППП «Г1атент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4