Импульсный модулятор

 

Союз Советскнк

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 898605 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22)Заявлено 21.05.80 (21) 2927615/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет— (я)вв. кл.

Н 03 К 7/02

)аоударотееинык коиитет

СССР ао делен изобретеиий и открытий

Опубликовано 15.01.82. Бюллетень М 2 (53) УЛК 621.376. .5(088.8) Дата опубликования описания 17.01. 82 (72) Авторы изобретения

Б.С. Истомин и В.А. Иванов (7l) Заявитель (54) ИМПУЛЬСННЙ МОДУЛЯТОР

Изобретение относится к импульсным передающим устройствам радиотехнических средств различного назначения.

Известен импульсный модулятор, со- > держащий источник питания, зарядную цепь, состоящую из последовательно соединенных дросселя и диода, зарядный конденсатор, повышающий трансФорматор, генератор запускающих импульсов, управляемый коммутатор, линию формирования, нагрузку, подмодулятор и элемент задержки, включенный между генератором запускающих импульсов и подмодулятором, последовательно с первичной обмоткой повышающего трансформатора включен тиристор, управляемый генератором поджига, подключенным к выходу генератора запускающих импульсов, к выходу заряд20 ной цепи и параллельно первичной обмотке и тиристору подключен зарядный конденсатор, а линия формирования включена параллельно вторичной обмотке повышающего трансформатора (I ).

Недостатком этого импульсного модулятора является его низкая надежность.

Известен также импульсный модулятор, содержащий источник питания, зарядные коммутатор и индуктивность, диод, линию формирования, включенную параллельно цепи, состоящей из последовательно соединенных нагрузки и раз" разрядного коммутатора, подключенного катодом к обшей шине, генератор запускающих импульсов, подключенный выходом через подмодулятор к управляющему электроду зарядного коммутатора и через последовательно соединенные элемент задержки и генератор поджигающих импульсов " к управляющему электроду разрядного коммута" тора 12 )

Недостаток этого модулятора заключается в низкой надежности.

898605

Цель изобретения — повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный модулятор, содержащий источник питания, зарядные коммутатор и катушку индуктивности, диод, линию формирования, включенную параллельно цепи, состоящей из последовательно соединенных нагрузки и разрядного коммутатора, подключенного катодом к общей шине, генератор запускающих импульсов, подключенный выходом через подмодулятор к управляющему электроду зарядного коммутатора и.через последовательно сое- 15 диненные элемент задержки и генератор поджигающих импульсов — к управляющему электроду разрядного коммутатора, введены зарядный диод, датчик тока и пороговый элемент, при- 20 чем зарядный диод катодом подключен ко входу линии формирования, анодом к аноду зарядного коммутатора, катод которого подключен к отрицательной шине источника питания, параллельно зарядному коммутатору в противоположном направлении подключен диод, зарядная катушка индуктив- ности подключена между анодом зарядного диода и общей шиной, датчик тока подключен между положительной шиной источника питания и обшей шиной, а его выход через пороговый элемент— к управляющему входу подмодулятора.

На фиг. 1 представлена функциональl5 ная схема импульсного модулятора; на фиг. 2 — эпюры напряжений и тока в характеристических точках схемы.

Импульсный модулятор содержит источник 1 питания, к отрицательной ши40 не которого катодом подключен зарядный коммутатор 2, к катоду зарядного коммутатора подключен анод диода 3, катод которого подключен к объединенным выводам анода зарядного комму45 татора 2 и зарядной катушки 4 индуктивности, второй вывод которой подключен к общей шине, к аноду зарядного коммутатора 2 подключен анод зарядного диода 5, катод которого под50 ключен ко входу линии 6 формирования, соединенной выходом с общей шиной, параллельно линии формирования подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных нагрузки 7 и разрядного коммутатора 8.

Через подмодулятор 9 к управляющему электроду зарядного коммутатора 2 подключен выход генератора 10 запускающих импульсов, а через последовательно соединенные элемент 11 за- держки, генератор 12 поджигающих импульсов выход генератора 10 запускающих импульсов подключен к управляющему электроду разрядного комму— татора 8. 11ежду положительной шиной источника 1 питания и обшей шиной включен датчик 13 тока, выход которого через пороговый элемент 14 подключен к управляющему входу подмодулятора 9.

Импульсный модулятор работает следующим образом.

При подаче запускающего импульса

U 11 (фиг. 2а) на вход подмодуля— тора 9 зарядного коммутатора последний формирует импульс 0 „ „ (фиг.2б).

В момент времени t, когда этим импульсом открывается зарядный коммутатор, через зарядную катушку 4 индуктивности начинает протекать ток (фиг. 24) по цепи: положительная шина источника питания, зарядный коммутатор 2, зарядная катушка 4 индуктивности, отрицательная шина источника питания (через линию формирования в этот момент времени благодаря зарядному диоду ток не протекает).

В указанной цепи ток,нарастает по экспоненциальному закону.

Так как зарядная катушка 4 индуктивности в импульсном модуляторе выполняет функцию промежуточного индуктивного накопителя энергии, то с точки зрения получения наибольшего КПД такого накопителя, время протекания тока через последний следует уменьшить и использовать линейный участок в начале экспоненты. В этом случае закон изменения тока 1 через индукl тивность L в зависимости от времени определяется выражением

Et (1)

- где Š— величина напряжения источника питания.

В момент времени =Т4 выключения зарядного коммутатора 1„ =1 энергия

Ь 4 !1, запасенная в зарядной индуктивности составляет величину

1 „ 1, „.

2.

1, 2. В момент включения зарядного коммутатора ток, протекающий в зарядной катушке 4 индуктивности, мгновенно прекратиться не может. Поэтому напряжение U1, (фиг. 2 ) на зарядной ( катушке 4 индуктивности изменяет

898605 полярность и ток i1 продолжает протекать по цепи: зарядный диод 5 и линия 6 формирования, которая при этом заряжается.

Процесс заряда линии 6 формирова- 5 ния заканчивается в момент времени когда i1,-0. При этом напряжение на линии 6 формирования достигает величины U„ (фиг. 2Д), а энергия

W, запасенная в емкости С ф линии

Лф формирования, равна ,„Я Ъ

Лф где С =С +С +...Ñ вЂ” суммарная емhô1 2 И кость линии формирования состоящей из п ячеек.

Веэ учета потерь в цепи заряда линии формирования должно выполняться условие W<=W>y, откуда, учитывая выражение (1), имеем

/ - (z) е

Из выражения (2 ) следует, что если - = 1 что всегда выполнимо, б то найр>Л<ение на линии 6 формироваl/ ÜC À ния всегда превышает напряжение Е источника I питания и это условие положено в основу работы импульсного модулятора.

В момент окончания заряда линии

6 формирования напряжение U @ на последней фиксируется зарядным диодом

5, а энергия, запасенная в паразитных емкостях схемы (емкость мышцу анодом второго диода и общей шиной модулятора, междувитковая емкость катушки зарядной индуктивности и

40 т.д.) вызывает колебательный процесс в контуре, образованном упомянутыми .паразитными емкостями и зарядной индуктивностью. Поэтому в момент (времени t> напряжение U< (фиг. 2 ) на зарядной катушке 4 индуктивности

45 снова изменяет полярность, и как только это напряжение превышает,уровень напряжения Е источника питаниясразу же через диод 3 течет ток, и энергия, запасенная в параэитных

50 емкостях схемы, возвращается в источник питания.

На этом процесс заряда линии формирования заканчивается. Х концу этого процесса напряжения и токи

55 в элементах схемы импульсного модулятора равны нулю, а напряжение на линии 6 формирования равно U o .

В момент времени ty на управляю" щий электрод разрядного коммутатора

8 с выхода генератора 12 поджигающих импульсов поступает задержанный на время 1 „дэлементом 11 задержки, импульс U (фиг. 20), линия 6 формирования разряжается а иа нагрузке 7 модулятора формируется выходной импульс U (фиг. 244)

Использование в импульсном модуляторе для заряда линии форьмрования промежуточного, индуктивного накопителя отличает данный модулятор от схемы известного модулятора, ибо в нем число элементов в цепи заряда линии формирования сведено к минимуму и в процессе ее заряда участвует всего лишь три элемента †. зарядный коммутатор, зарядная катушка индуктивности и второй диод. Следствием уменьшения числа элементов в цепи заряда линии формирования, а также замены повышающего трансформатора, содержащего две обмотки, катушкой индуктивности с одной обмоткой, является более высокая надежность модулятора по сравнению со схемой известного устройства. Кроме того, энергоемкость индуктивного накопителя, отнесенная к единице объема, намного больше, чем у емкостного, что позволяет уменьшить габариты модулятора. .Работа импульсного модулятора в соответствии с выражением 2 основана на стабилизации от импульса к импульсу уровня напряжения 0 на линии формирования посредством стабилизации величины тока i< — — i â зарядной катушке 4 индуктивности в момент выключения зарядного коммутатора 2.

Это условие в соответствии с формулой ! ) всегда выполняется, если время протекания тока через зарядную катушку 4 нндуктивности изменяется обратно пропорционально изменению уровня выходного напряжения Е источника 1. питания.

При достижении в зарядной катуш-, ке 4 индуктивности заданной величины тока iq, измеряемой посредством датчика 13 тока порогового элемента 14, сигналом с выхода порогового элемента 14, поступающим на управляющий вход подмодулятора 9 заданного коммутатора, происходит принудительное выключение последнего.

При уровне напряжения источника

1 питания Е (фиг. 2g) ток ig фиг.2

О достигает значения i< через интер898605 вал времени Т, что определяет длительность выходного импульса подмодулятора 9 зарядного коммутатора 2. В

3 момент времени tg напряжение источника 1 питания увеличивается до значения Е,. Поэтому ток в зарядной катупгке 4 индуктивности достигает значение i< -=1„ за меньший интервал времени

t t =Т <Т1. При этом напряжение на линий сформирования как в первом, 10 так и во втором случае одинаково и равно 0 ф (фиг. 2о) и, соответственно, амплитуда выходных импульсов

0 Н (фиг. 24) остается без изменения. 15

1Данная схема импульсного модулятора в отличие от известных характеризуется стабилизацией амплитуд импульсов на выходе модулятора посредством изменения времени заряда про- 20 межуточного индуктивного накопителя.

В рассмотренной схеме импульсного модулятора число элементов, обеспечивающих стабилизацию (датчик тока и пороговый элемент) сведено к минимуму, причем ни один из элементов цепи стабилизации не находится под высоким уровнем напряжения и по этой причине не снижает надежности модулятора. 30

В предлагаемом модуляторе наряду со стабилизацией амплитуд импульсов на нагрузке модулятора может быть осущестцлена их регулировка в пределах от нуля до номинального значения посредством введения в подмодулятор зарядного коммутатора регулировки длительности его выходного импульса. Возможностью регулировки амплитуды импульса на нагрузке в столь широких пределах не обладает ни один из известных модуляторов.

Применяемьщ в схеме модулятора датчик тока — трансформатор тока или просто резистор, с целью уменьшения потерь энергии должен иметь как можно меньшее активное сопротивление, вследствие чего в этом модуляторе влияние окружающей среды и наводок на точность стабилизации сведено к минимуму.

Формула изобретения

Импульсный модулятор, содержащий источник питания, зарядные коммутатор и катушку индуктивности, диод, линию формирования, включенную параллельно цепи, состоящей из последовательно соединенных нагрузки и разрядного коммутатора, подключенного катодом к общей шине, генератор запускающих импульсов, подключенный выходом через подмодулятор к управляющему электроду зарядного коммутатора и через последовательно соединенные элемент задержки и генератор поджигающих импульсов — к управляющему электроду разрядного коммутатора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены зарядный диод, датчик тока и пороговый элемент, причем зарядный диод катодом подключен ко входу линии формирования, анодом к аноду зарядного коммутатора, катод которого подключен к отрицательной шине источника питания, параллельно заряд- ному коммутатору в противоположном направлении подключен диод, зарядная катушка индуктивности подключена между анодом зарядного диода и общей шиной, датчик тока подключен между положительной шиной источника питания и общей шиной, а его выход через пороговый элемент — к управляющему входу подмодулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N- 344570, кл, Н 03 К 3/53, опублик.

07.07.72.

2 ° Авторское свидетельство СССР по заявке 11 - 2678432/18-21, 27.10.78.

898605

Е

1) Бокшан

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

Составитель Д. Ходырев

Редактор Т. Веселова Техред М,Рейвес Корректор Л.

Заказ 11968/74 Тираж 953 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб.> д. 4/5