Формирователь импульсов

 

Союз Советских

Соцналнстнческих

Респубпик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ .К ASTOPCKOA4V СВИ ИИЛЬСтвю (in845273 а (61) Дополнительное к авт. свид-ву 9 6 53736 (22) Заявлено 2б0379 (21) 2742547/18-21 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет—

Опубликовано 070781 Бюллетень М 25

Дата опубликования описания 07,0781 (51)М. Кл.

Н 03 К 5/01

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК аЫ1.373. .43(088.8) (72) Авторы изобретения

А.И. Козодаев, В.С. Скачков и В.Б. Стасевич . i . j 3.".

8к П."" (7! ) Заявитель (54 ) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ТОКА

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в генераторах импульсов тока, в частности, большой амплитуды, используемых в экспериментальной физике и в электрофизических установках, например, в ускорителях заряженных частиц.

Наиболее близок к предлагаемому— формирователь импульсов тока, используемый преимущественно в электрофизических установках для получения импульсов тока с плоской вершиной в активно-индуктивных нагрузках $1) .

Этот формирователь состоит из накопительного конденсатора, к которому через управляемые коммутаторы подключены последовательно соединенные катушки индуктивности, активно-индуктивная нагрузка и датчик тока. Параллельно цепи "нагрузка-датчик тока" включено последовательное соединение

"стабилитрон-тиристор". При включении управляемых коммутаторов конденсатор начинает перезаряжаться по цепи нагрузки. При этом в нагрузке формируется импульс тока в форме полуволны синусоиды. В момент достижения током заданной величины включается тиристор, и параллельно цепи нагрузки оказывается включенной цепь стабилитрона, что вызывает появление плоской вершины у импульса тока нагрузки.

Однако в этом формирователе предельная длительность плоской части импульсов определяется значением полупериода колебательной разрядки накопительного конденсатора на катушку индуктивности, нагрузку и цепь стабилитрона. Поэтому при необходимости существенно удлинить плоскую вершину импульса, а такая задача часто возникает в ускорительной технике, например, при питании кольцевых магнитов накопителей,.приходит15 ся очень сильно увеличивать емкость накопительного конденсатора, что при длительности площадки в десятки миллисекунд и при реальных нагрузках встречает на практике серьезные труд20 ности. Кроме того, при этом резко возрастает импульсный ток через стабилитрон и тиристор, что приводит к необходимости выбирать эти элементы более мощными.

25 Целью изобретения является увеличение длительности плоской част; импульса тока.

Поставленная цель достигается тем, что в формирователь импульсов тока, 3Q содержащий тиристор, вход которого

845273 подключен к выходу включающего блока, накопительный конденсатор, между обкладками которого включены последовательно соединенные первый управляемый -коммутатор, катушка индуктивности, активно-индуктивная нагрузка, датчик тока нагрузки и второй управяемый коммутатор, причем управляюие электроды коммутаторов подключены к шине запускающих сигналов, стабилитрон, анод которого соединен с анодом тиристора, катод подключен к 1О точке соединения нагрузки с катушкой индуктивности, катод тиристора подключен к точке соединения анода второго коммутатора с датчиком тока нагрузки, выход которого соединен с 15 входом включающего блока, введены третий и четвертый управляемые коммутаторы, диод, два блока задержки импульсов запуска, входы которых соединены с шиной запускающих сигналов, 2О а выходы подключены к управляющим электродам соответственно третьего и четвертого управляемых коммутаторов, катоды которых соединены с катодом первого управляемого коммутатора, а аноды подключены соответственно к аноду и катоду второго управляемого коммутатора, причем анод второго управляемого коммутатора соединен с анодом диода, катод которого подсоединен к аноду первого управляемого 30 коммутатора.

На фиг. 1 приведена электрическая схема формирователя; на фиг. 2 даны диаграммы изменений токов и напряжений н его цепях: а — ток, протекаю- 35 щий через нагрузку; б — ток через стабилитрон и тиристор; в — ток через катушку индуктивности; г — напряжение между катодами стабилитрона и тиристора; д — напряжение на конден- 4() саторе.

Формирователь импульсов содержит тиристор 1, вход которого подключен к выходу включаюцего блока 2, накопительный конденсатор 3, лежду об- 45 кладками которого последовательно включены управляемый коммутатор 4, катушка индуктивности 5, активноиндуктивная нагрузка б с активной 7 и индуктивной 8 состанляющими, дат- 5р чик 9 тока нагрузки и управляемый коммутатор 10. Стабилитрон 11 анодом соединен с анодом тиристора 1, а катодом подключен к точке соединения катушки индуктивнасти 5 и нагрузки б.

К катоду коммутатора 4 подключены катоды управляемых коммутаторов 12 и 13, аноды которых соединены соответственно с анодом и катодогл управляемого коммутатора 10, а между анодами управляемых коммутаторов 4 и 10 40 включен диод 14 так, что его анод соединен с анодом коммутатора 10.

Управляющие электроды управляемых коммутаторов 12 и 13 подключены соответственно н выходам блоков 15 и 65

1 6 задержки импульсов запуска, входы которых соединены с шиной запускающих сигналов . В к ачес тве блоков

15 и 16 задер>кки импульсов запуска могут использоваться любые времязацающие электронные узлы, например, широко известные ждущие мультивибрагоры.

Работает формирователь следующим обраэом.

В исходном состоянии конденсатор

3 заряжен, а токи в схеме отсутствуют. В момент времени to (фиг. 2) подается внешний запускаюций импульс, включающий управляемые коммутаторы 4 и 10. По катушке индуктивности 5, нагрузке 6 и датчику тока 9 начинает протекать ток, нарастая по синусоидальному закону (фиг. 2а, в). В момент времени t, когда ток нагрузки достигает заданного значения, выходной сигнал датчика тока 9 воздействует на включающий блок 2, что приводит к включению тиристора 1. Начиная с этого момента часть тока катушки индуктивности 5 ответвляется в цепь "стабилитрон 11 — тиристор 1" (фиг. 2 б), а сумма падений напряжения на активной составляющей 7 и датчике тока 9 поддер>кивается равной сумме напряжений на проводящих стабилитроне 11 и тиристоре 1 (фиг. 2 r).

За счет этого через активно-индуктивную нагрузку б протекает практически неизменный ток. В момент времени когда напря>кение на конденсаторе 3 изменяет знак (фиг. 2 д), с выхода первого блока задержки 15 к третьему упранляемому коммутатору 12 подается включающий его импульс, задержанный на время t>-t относительно внешнего запускающего сигнала.

Ток параллельных ветвей "нагрузка б — датчик тока 9" и "стабилитрон 11 — тиристор 1" замыкается через коммутатор 12 и катушку индуктивности 5. Коммутаторы 4 и 10 выключаются. В интервале времени от t< до ток через катушку индуктивности 5 и цепь стабилитрон 11 — тиристор 1 медленно уменьшается по экспоненциальному закону. В момент t с ныхода второго блока задер>кки 16 к четвертому управляемому коммутатору 13 подается включающий его импульс, задержанный на время tz-to относительно внешнего запускаюцего сигнала. При этом коммутатор 12 выключается, его ток переводится в цепь диод 14 — конденсатор 3 — коммутатор 13. Конденсатор 3 начинает заряжаться в первоначальной полярности. В момент t4 прекращается ток через цепочку стабилитрон 11 — тиристор 1, и она ныключается. Ток через нагрузку спадает до нуля. Таким образом, в интервале времени от t< до t4 через нагрузку протекал неизменный ток, соответствующий плоской вершине импульса.

845273

В данном устройстве можно использовать для получения самой плоской вершины не процесс резонансной разрядки накопительного конденсатора, а режим замыкания тока катушки индуктивности (режим кроубар), когда накопительный конденсатор отключен от нагрузки. При этом скорость спада

4 тока катушки индуктивности резко заедляется (ток спадает по экспоненциальному закону), что позволяет более эффективно использовать накопленную энергию, существенно увеличив длительность плоской вершины импульса через нагрузку, не увеличивая емкости накопительного конденсатора.

Кроме того, введенные в схему форми- 35 рователя четвертый управляемый коммутатор и диод делают возможным проведение рекуперации энергии в течение рабочего импульса, что значительно уменьшает напряжение обратной поляр- Щ ности, прикладываемое к накопительному конденсатору, сокращает потери энергии и уменьшает время готовности формирователя к следующему импульсу.

Таким образом, формирователь увеличивает длительность площадки по сравнению с прототипом в девять раз.

Он может найти применение, например, в схемах импульсного питания магнитов каналов медленного вывода

ЗО пучков из ускорителей, магнитов ионопроводов и кольцевых накопителей.

Формула изобретения

Формирователь импульсов тока по авт. св. Р 653736, отличаю шийся тем, что, с целью увеличения длительности плоской части импульса тока, в него введены третий и четвертый управляемые коммутаторы, диод, два блока задержки импульсов запуска, входы которых соединены с шиной запускающих сигналов, а выходы подключены к управляющим электродам соответственно третьего и четвертого управляемых коммутаторов, катоды которых соединены с катодом первого управляемого коммутатора, а аноды подключены соответственно к аноду и катоду второго управляемого коммутатора, причем анод второго управляемого коммутатора соединен с анодом диода, катод которого подсоединен к аноду первого управляемого коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 653736, кл. Н 03 К 5/01, 20.10.76 (прототип).

845273 ,7,V

t t dg

Составитель М. Леонова

Редактор Б. Федотов Техред A Бабинец КорректорО. Билак

Заказ 4209/6 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7<-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП " .патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4