Генератор прямоугольных импульсов

 

ч Ъ:7 4Ф . ь. Йъыс а 4 8-4

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик 703897

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

{22) Заявлено 15,11.77 {21) 2542688/18-21 с присоединением заявки М— (23 ) Приоритет— (51)М. Кл.

Н 03 К 3/53

Ваударстаакаый камнтет

СССР во делам изебратенва и атарьпик

Опубликовано 15.12.79. Бюллетень М 46

Дата опубликования описания 20.12.79 (53) УДК

621.373.431 (088.8) (72) Автор изобретения

8. Л, Ломакин (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к области импульсной техники в зпектротехнике, в частности к генера-. торам прямоугольных импульсов, преимущественно. большой мощности с частичным разрядом емкостного накопителя энергии через клю5 чевой элемент (тиратрон, тиристор), коммутирующий ток в нагрузку. Генераторы, построенные на этом принципе, находят все более широкое применение в промышленных и, в особенности, в исследовательских установках (ускорителях заряженных частиц, установках для термоядерных исследований, квантовых генераторах, установках для магнитно-импульсной обработки материалов и т.д.) для йолучения мощных импульсов напряжения и тока с регу.. лируемой длительностью импульсов в широких пределах.

Известны генераторы прямоугольных импуль сов с частичным разрядом емкостного накопителя энергии через первый ключ и цроссель, в которых выключение первого ключа осуществляется с помощью цепи, содержащей последовательно соединенные второй ключ и кондепса1

2 тор, включенный между анодом первого клюи и общей шиной (1).

Недостатками подобных генераторов являются большая установочная энергия накопителя, большие перенапряжения, возникающие на конденсаторе, и значительные затраты энергии на выключение первого ключа.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является известный генератор прямоугольных импульсов, содержащий последовательно соединенные первый емкостный накопитель, дроссель, первый ключ и нагрузку, цепь, включенную между анодом первого ключа и общей шиной, состоящую из последовательно соединенных второго ключа и конденсатора, и зарядные устройства первого емкостного накопителя и конденсатора (2).

Формирование импульса в нагрузке генератора начинается с момента включения первого ключа, а прекращение тока в нагрузке осуществляется выключением первого ключа путем подключения к его аноду отрицательно заряженного конденсатора в момент включения второго ключа. Указанный генератор обладает

703897

3 следующими недостатками: большэй установочной энергией накопителя, во много раэ превышающей энергию, выделяющуюся в нагрузке сравнительно длинным фронтом импуль са, определяемым отношением индуктивности дросселя к величине сопротивления нагрузки; большими перенапряжениями, возникающими н» ко щенсаторе после его перезарядки и

}воздействующими на первый ключ в прямом направлении, а на второй ключ — в обратном;, 10 значительными затратами энергии на выключение первого ключа, снижающими КПД генератора, .

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей и повышения надеж- 15

"Юсти генератора путем уменьшения установочной энергии емкостного накопителя, сокраще° ния длительности фронта импульса, снижения перенапряжений на конденсаторе и повышения

К1Ш генератора. 20

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в генератор, содержащий йоследовательно соединенные первый емкостной накопитель, дроссель, первый ключ и нагрузку, цепь, включенную между анодом первого ключа и общей шиной, состоящую из последовательно соединенных конденсатора и второго ключа, зарядные устройства первого емкостного накопителя и конденсатора, вве;;.на цепь, подключенная параллельно дросселю и состоящая из двух встречно-параллельно включенных ключей и последовательно соединенного с ними второго емкостного накопителя с зарядным устройством.

При этом дроссель выполняет две функции — обеспечивает выключение первого ключа и является индуктивным накопителем энергии, а величина индуктивности его значительно больше индуктивности дросселя известной схемы генератора (при одинаковых мощностях и временных параметрах импульсов) .

На фиг. 1 представлена, схема генератора прямоугольных импульсов; на фиг. 2 — форма импульса в нагрузке (сплошной линией);

Генератор состоит из первого емкостного накопителя 1 с зарядным устройством 2, вто рого емкостного накопителя З.с зарядным устройством 4, дросселя 5, ключей 6 и 7, конденсатора 8 с зарядным устройством 9, второго ключа 10, первого .ключа 11 и нагрузки 12.

В исходном состоянии накопители 1 и 3 и конденсатор 8 заряжены каждыи от своего зарядного устройства с указанной полярностью (фиг. 1). После включения ключа 6 начинается колебательный разряд второго емкостного накопителя 3 через дроссель 5. В момент когда ток lp в дросселе 5 достигает макс

4 мапьного значения включается первый ключ 11 и на нагрузке 12 появляется напряжение, равное ioR>, где Вн — величина сопротивления нагрузки. В этот же момент, при условии

ioВн < E(E — начальное напряжение на первом накопителе 1), прекра|цается ток через ключ л

6 и до момента времени t; íà его катоде присутствует положительное, относительно анода, напряжение, необходимое для выключения ключа 6. Через промежуток времени, равный требуемой длительности импульса (в момент

t>) включается второй ключ 10 и через него к аноду первого ключа 11 прикладывается отрицательный потенциал конденсатора 8, благодаря чему ток через первый ключ 11 прекращается и в течение времени разряда конденсатора 8 (через первый накопитель 1 и дроссель

5) до нулевой разности потенциалов происходит восстановление электрической прочности первого ключа 11.

В дальнейшем на конденсаторе 8 происходит

I изменение полярности напряжения и его рост до момента, когда оно сравняется с напряжением на первом накопителе 1. В этот момент вторично включается ключ 6 и энергия из дросселя 5 переходит во второй накопитель 3 и частично в конденсатор 8. Когда напряжение на втором накопителе 3 достигает максимальной величины, включается ключ 7, и второй емкостной накопитель перезаряжается в исходное состояние с последующей подпиткой до требуемого уровня напряжения от зарядного устройства 4. При условии Р /Нн

= 0,91 и ioßH = 0,76 (j — волновое сопротивление контура, содержащего накопитель 1 и дроссель 5) в нагрузку отдается 47% суммарной энергии первого и второго емкостных накопителей 1 и 3 при 5%-ой неравномерности вершины импульса.

В иэвестйом устройстве, при 5%-ой неравномерности вершины импульса, запасаемая накопителем энергия в 10 раз больше энергии импулься в нагрузке. 8 описанном устройстве .при такой же неравномерности вершины запасаемая накопителем энергия больше энергии импульса в нагрузке лишь в 1,2 раза. Длительность фронта импульса, формируемого описанным генератором, определяется временем включения первого ключа и паразитной иццуктивностью монтажа; т.е. практически составляет десятые доли едйнйцы микросекунд, а перенапряжения на конденсаторе, обеспечивающем выключение первого ключа,. практически отсутствуют, эа счет рекуперации энергии этого конденсатора значительно повышается КПД генератора.

Формула изобретения

Генератор прямоугольных импульсов, содержащий последовательно соединенныс первый

Составитель P. Чорба

Техред Л. Алферова

Редактор Т. Янова

Корректор О. Ковннская

Заказ 7821/46 Тираж 1060 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35 Раушскаянаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная. 4

5 703897 6 емкостной накопитель, дроссель, первый ключ пенного последовательно с ними второго еми нагрузку, цепь, включенную между анодом костного накопителя с зарядным устройством. первого ключа и общей шиной, состоящую Источники информации, из последовательно соединенных конденсатора принятые во внимание при экспертизе и второго ключа, зарядные устройства первого 5 1 Бутанов П. Д, "Исследование и раэработемкостного накопителя и конденсатора, о т- ка мощных генераторов прямоугольных имя и ч а ю шийся тем, что, с целью улуч. пульсов миллисекундной длительности", Дисшения массо-габаритных показателей и повы- сертацня. Томск, 1967, с. 19 — 24. щения надежности генератора, параллельно дрос- 2. Леонтьев H..И .и др. Генератор прямоселю включена цепь, состоящая иэ двух встреч. 10 угольных импульсов с гашением тиратрона", но-параллельно включенных ключей и соеди- "Электрическтво", N 8,1969,с,67 — 71 (прототип).