Бестрансформаторный формирователь импульсов повышенного напряжения

 

Союз Советскии

Социаттистических

Ресттубпик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >750704 (6! ) Дополнительное к авт. с вид-ву (22)Заявлено 15.12.76 (2l) 2444261/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23.07.80. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 25.07.80 (51)М. Кл.

Н 03 К 3/335

Гееудератееиимб камитет

СССР

IIo делам изебретеиий и открытий (5З) УД.К621.374 (088.8) (72) Автор изобретения

Э. Г. Слуцкий (71) Заявитель (54} БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ

ПОВЫШЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах радиоэлектроники и электротехники, в частности, для управления быстродействующими исполнительными аппаратами, гаэораэрядными приборами, в

6естрансформаторных источниках питаний повышающего типа, особенно в переносной аппаратуре с автономным пиганием.

Термин повышенное напряжение опре* то депяется по сравнению с напряжением источника пттгания формирователя.

Известно устройство, содержащее биполярные транзисторы, конденсаторы и резисторы 1). Его недостатком является сложность. схемы.

Известен также формирователь импульсов повышенного напряжения, содержащий негатроны с g -образной вольтамперной характеристикой { ВАХ), конденсаторы и резисторы (2 . Основными недостатками известного устройства являются низкий

КПД при работе на статическую нагрузку

{обтекаемую постоянным током источни2 ка пигания) и необходимость в специалтном типе негатронов - с потенциальным порогом на отпирание не ниже напряжения источника птегания.

Целью изобретения является расширение диапазона применения устройства, т.е. обеспечение возможности коммутации кай импульсной нагрузки — нагрузки не обтекаемой постоянным током источника питания, так и мошной статической нагрузки маломощными негатронами.

Для достижения поставленной цепи в бестрансформаторном формирователе импульсо в повышенного напряжения, содержащем управляемые и неуправляемые негатроны с 5 -образной вольтамперной характеристикой, разисторы, конденсаторы, анод негатрона всех каскадов, кроме пер.вого и последнего, подключен к первому выводу статичеслой нагрузки через раэ делигельный дйЬд;= катод - через диод подключен к обшей шине, к которой через ограничигельный резистор подсоединены и управляющие электроды всех управляе3 7507 мых негатронов, анод негатрона любого предыдущего каскада подключен к катоду негатрона последующего каскада через конденсатор, катод негатрона первого каскада подключен к обшей шине, анод - к катоду разделительного диода, анод которого подключен через первую цепь связи, например диод в прямом направлении, K первому выводу статической нагрузки, а управ. ляюший электрод — к клемме входного <О импульса, катод негатрона последнего каскада через диод подключен к обшей шине. а анод через вторую цепь связи, например диод в прямом направлении, - к первому выводу статической нагрузки, второй вывод которой подключен к положительному полюсу источника питания. Кроме того, с целью повышения эксплуатационных показателей, одна из указанных цепей связи состоит из диода в прямом направле-20 нии, а другая является непосредственным соединением. Кроме того, с цепью увеличения коэффициента использования напряжения источника питания, нагрузка не обтекаемая постоянным током источника 25 питания, подключена одним выводом к обшей шине, а другим — через конденсатор к аноду негатрона последнего каскада, На фиг. 1 пред тавлена принципиальная схема, где B бестрансформаторном формирователе импульсов повышенного напряжения, содержащем управляемые и неуправляемые негатроны с G-образной вольтамперной характеристикой, резисторы, конденсаторы, анод негатрона 1 всех каскадов, кроме первого и последнего, подключен к первому выводу статической нагрузки 2 через раздепитепьный диод 3, катод — через диод 4 подключен к обшей шине, к которой через ограничительный резистор 5 подсоединены и управляющие электроды вс ж управляемых негатро юв, анод негатрона любого предыдущего каскада подключен к катоду негатрона последующего каскада через конденсатор 6, катод негатрона 7 первого каскада подключен к общей шине, анод подключен к катоду разделительного диода 3, анод которого подключен через первую цепь связи, например диод 8 в прямом направлении, к первому выводу статической нагрузки, а управляющий электрод, — к клемме входного импульса 9, катод негатрона 10 последнего каскада черездиод 11 подключен к обшей шине, а анод через вторую цепь связи, например диод 12 в прямом направлении, - к первому выводу статической нагрузки 2, второй вывод которой подключен к положительному полюсу источника питания. Кроме- того с целью повышения эксплуатационных показатеней одна из указанных цепей связи состоит из диода 8 (12) в прямом направлении, а другая является непосредственным со единением.

Кроме того, с целью увеличения коэффициента использования напряжения источника питания нагрузка 13, не обтекаемая постоянным током источника питания, подключена одним выводом к обшей шине, а другим — через конденсатор 14 к аноду негатрона 10 последнего каскада.

На фиг. 2 представлен вариант подключения статической нагрузки для получения импульсов положительной полярности относительно общей шины.

Числовые индексы при обозначениях элементов в описании принципа действия обозначают номер каскада, к которому они относятся»

Устройство работает следующим образом.

В исходном Положении все конден".аторы 6 заряжены до напряжения источника питания Е и полярностью, указанной на фиг. 1, по цепи, проходящей через статическую нагрузку 2. При поступлении входного запускающего импульса на управляющий электрод негатрона 7 первого каскада он отпира ere ÿ.

И течение полного времени отпирания > напряжение на нем уменьшается от

ОТ величины E до остаточного напряжения (1-2В). Разность напряжений на конденсаторе 6 и негатроне 7 первого каскада прикладывается к диоду 4 второго каскада в обратной полярности и через резистор 5 второго каскада - к переходу управляющий электрод-катод негатрона 1 второго каскада в прямой (отпираюшей) попярности. Процесс отпирания этого негатрона начинается после того, как в процессе отпирания негатропа 7 первого каскада напряжение на последнем уменьшается на усредненную величину напряжения отпирания негатронов U, По мере развития процесса отпирания негатрона 1 второго каскада напряжение на конденсаторе

6 первого каскада прикладывается к диодам 3 и 8 первого каскада в обратной полярности. Отпирание негатрона 1 третьего каскада и чинается после снижения наприкения на негатроне 1 второго каскада на величину U0. j2, Пос.кольку при этом напряжение на негатроне 7 уменьшается на такую же величину, то результирующее

:отрицательное напряжение на катоде н

750 7О гатрона 1 третьего каскада составит 13с .

Начало отпирания негатронов в последующих каскадах происходит в описанной последовательности. Приближенное значение времени задержки на отпирание

ЪО<4 5 последн го -го негатрона можно определить, принимая в качес..гве < „-паспортный параметр (без его разделения на реальные времена физической задержки отпирания и собственно нарастания анод- >о ного тока) и что постоянная времени разряда юэнденсатора 6 через цепь отпирания тиристора С; = C A r> »

2 Е 3 $ A(Спустя время Ъ,-,„отпирание всех нс— э(М гатронов происходит одновременно. Спустя % 0. заканчивается полное отпирание

20 негатрона 7 и далее через неравные променутки времени, соответствующие слагаемым в выражении (1), последовательно заканчиваются полные отпирания остальных г 25 негатронов. Спустя время (t >+ tgq ) на н агрузке 2 создается импульс с амплитудой

1-. E, определяемой суммарным зарядом всех г -1 конденсаторов 6 и напряжением источника питания. Очевидно, что дпя схемы на фиг. 1 эта амплкгуда равняется 4Е.

Далее начина„ется процесс одновременного разряда конденсаторов по цепи: плюсовая обкладка конденсатора 6 первого каскадаминусовая шина-источник питания-нагрузка

2-выравнивающий диод 12 последнего каска- да-последовательная цепь из конденсаторов

6 и переходов анод-катод негатронов остальных каскадов. Б дальнейшем процесс может развиваться двояко. фЦ

Если установившееся значение тока через статическую нагрузку 2 превышает сумму токов удержания негатронов всех каскадов, ток нагрузки распределяется по параллельно включенным каскадам формирователя. Степень нерав;юмерности распределения тока определяется разбросом величин прямых сопротивлений разделительного диода 3, негатрона 1 и его катодного диода

4 всех ячеек, кроме первой и последней, $Q а в них, кроме того, и разбросом величин прямых сопротивлений диодов 8 и 12. B случае значигельного разброса выравнивание сопротивлений каскадов может быгь достигнуго введением балластных сопроБ тивлений (на фиг. 1 не показаны}, Если установившееся значение тока через статическую нагрузку незначительно превышает величину тока удержания одно4 6

m каскада или равно ему, по окончании формирования импульса, только один негатрон с наименьшим током удержания останется во включенном состоянии, С точки

:-рения удобства эксплуатации, а пмешю повыпенпя ремонтоспособности-. а также для облегчения теплового режи "а остальнъ)х каскадов желатBjIbIIo хгобы оставался открытым некоторьуй определенный каскад (негатрон). Таким каскадом оказывается первый (последний) при зам не в них диода S (12) непосредственным соединением (показано пунктиром) .

Диоды 3 обеспечивают действие последовательной цепи заряженных конденсаторов

6.

При оаботе на импульсную нагру-зку 13, не обтекаемую постоянным током источника питания, действие конденсатора 14 обеспечивает для выходного импульса, во-первых, длительность переднего фронта, равную только времени 6 щ . последнего негатрона и, во-вторых, амплигудуп . По отношению к заряженному конденсатору 14 диод 12 последнего каскада выполня т ту же функцию, что и диоды 3, На месте диода 8 в первом каскаде используется непосредственное соединение.

Для выктиоченпя устройства после формирования импульса требуемой длительности может быть использована любая из известных схем гашения негатронов, например ключ, подсоединенный одним выводом к нижнему выводу статической нагрузки, а другим — к обшей шине.

B случае питания формирователя от импульсного источника питания запирание негатронов осуществляется автоматически.

Допустимы значительные колебании напряжения питания формирователя. По верхнему пределу оно ограничено допуо, имым прямым напряжением негатронов, а по нижнему пределу, в случае статической нагрузки, током удержания одного негатро ;-а. Пульсация напряжения не оказывает существенного влияния на амплитуду импульса, поскольку конденсаторы заряжаются до пиковых значений питающего нанряжения.

Дискрегное уменьшение амплитуды выходного импульса на величину, кратную Е, достигается смешением подачи запускающего импульса на соответствующий каскад, отстоящий от первого пропорционально указанной кратности.

Формула изобретении

1. Бестрансформаторный формирователь импульсов повьше шого напряжения, со4 8 общей шине, а анод через вторую цепь связи, например диод в прямом направлении, - к первому выводу статической нагрузки, второй вывод которой подключен к положительному полюсу источника пигания.

2. Формирователь по п. 1, о т л и ч аю ш и.й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных показателей, одна иэ укаэанных цепей связи состоит иэ диода в рямом направлении, а другая является непосредственным соединением.

3. Формирователь по п. 3, о т л и ч аю ш и.й с я тем, что, с целью увеличения коэффициента использования напряжения источника питания, нагрузка, не обтекаемая постоянным током источника питания, подключена одним выводом к обшей шине, а другим — через конденсатор к аноду негатрона последнего каскада.

Источники информации, ппинятые во внимание при экспертизе

1. Электроника (пер. с англ.) 1875, 3.4, с. 60.

2. Приборы и тжника експеримен-а.

1972, 34 3, с. 141.

7 75070 держаший управляемые и неуправляемые не- гатроны с - образной вольтамперной ха- рактерпстикой, резисторы, конденсаторы, 1 отличаюшийся тем,что,с цел ью обеспечения возможности коммутации, мошной статической нагрузки маломощными негатронами и расширения диапазона применения, анод негатрона всех каскадс з, кроме первого и последнего, подключен к перво-. му выводу статической нагрузки через . 0 п

-разделительный диод, катод - через диод подключен к общей шине, к которой через огра, ничительный резистор одсоединены и управ- ляюшие электроды всех управляемых негатро- нов, анод негатрона любого предыдущего кас-, g када подключен к катодунегатронацоследующего каскада через конденсатор, катод негатрона первого каскада подключен к обшей шине,: анод - к катоду разделительного диода, анод которого подключен через первую

20 цепь связи, например диод в прямом направлении, к первому выводу статической нагрузки, а управляющий электрод - к клем- М ме входного импульса, катод негатрона последнего каскада через диод подкшочен к 2

Составнктрн» Г. Пешков

Редактор О. Стеннна Техреа H. Ковалева Корректор Q Коста

Заказ 4669/44 Твраж 995 Подадсное

ЫНИИПИ Государственного комитста СССР но депам изобретений и открыгий

113035, .москва, Ж-35, Раушскаа наб., д. 4/5

Фнакан ППП Патент", г..Ужгород, ув. Проектнан. 4