Ключевой генератор

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве мощных высокочастотных генераторов радиопередающих.устройств. Изобретение расширяет частотный диапазон устройства в результате введения диодных ключей для обеспечения более быстрого отпирания полевого транзистора ключевого элемента и уменьшения времени включения силового ключевого элемента для исключения сквозных токов. Ключевой генератор содержит возбудитель 1, блок 2 согласования , ключевые элементы 3 и 4, каждый из которых содержит полевой транзистор 5(6), биполярный транзистор 7(8) и силовой диод 9(10), резисторы 11-14 и диоды 15-18. Возбудитель 1, как и э прототипе, близок к генератору напряжения и формирует на выходе два противофазных сигнала типа меандра с амплитудой, достаточной для отпирания полевого транзистора . Он может быть выполнен по схеме маломощного ключевого усилителя и широкополосного импульсного трансформатора . 2 ил. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИН (51) 4 Н 03 К 17/60 у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4042145/24-21 (22) 24,03.86 (46) 30.03.88. Бюл. Ф 12 (71) Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. M.À. БончБруевича (72) А.А. Алексанян, В.А. Галахов, В.Г. Моисеев и N.À. Сиверс (53) 621. 318 (088. 8) (54) КЛОЧЕВОИ ГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве мощных высокочастотных генераторов радиопередающих..устройств.

Изобретение расширяет частотный диапазон устройства в результате введения диодных ключей для обеспечения более быстрого отпирания полевого

„„Я0„„1385287 А 1 транзистора. ключевого элемента и уменьшения времени включения силового ключевого элемента для исключения сквозных токов. Ключевой генератор содержит возбудитель 1, блок 2 согласования, ключевые элементы 3 и 4, каждый из которых содержит полевой транзистор 5(6), биполярный транзистор 7(8) и силовой диод 9(10), резисторы 11-14 и диоды 15-18. Возбудитель 1, как и в прототипе, близок к генератору напряжения и формирует на выходе два противофазных сигнала типа меандра с амплитудой, достаточной для отпирания полевого транзистора. Он может быть выполнен по схеме маломощного ключевого усилителя и 9 ниронополосного импульсного трансФор- Щ матора. 2 ил.

1385287

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве мощных ВЧ генераторов радиопередающих устройств.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона за счет введения диодных ключей для обеспечения более быстрого открывания полевого транзистора ключевого элемента и уменьшения10 времени задержки на включение силового ключевого элемента для исключения сквозных токов.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — 15 эпюры токов и напряжений, отображающие работу устройства.

Устройство содержит возбудитель

1, блок 2 согласования, ключевые элементы 3 и 4, каждый из которых содер- 20 жит полевой транзистор 5 и 6, биполярный транзистор 7 и 8, силовой диод

9 и 10, резисторы 11-14 и диоды 15-18.

При этом выход возбудителя 1 через последовательно соединенные резисторы 25

13 и 11 (либо 14 и 12), шунтированные диодом 17 (или 18), соединены с входом ключевого элемента 3 (либо 4), а точка соединения резисторов 13 и

11 (либо 14 и 12) соединена через 30 диод 17 (либо 18) с выходом ключевого элемента 4 (либо 3) и входом блока 2 согласования.

Возбудитель 1 близок к генератору напряжения (R- (c R) обеспечивает на 35

1 выходе два противофазных сигнала типа меандр с амплитудой, достаточной для открывания полевого транзистора, и может быть выполнен в виде маломощного ключевого усилителя и широкопо- 40 лосного (импульсного) трансформатора, Блок 2 согласования служит для согласования ключевых элементов с нагрузкой, в частности может быть выполнен В Виде трансформатора сред 45 няя точка первичной обмотки которого подключена к источнику питания, а крайние выводы ее являются входами согласующего устройства, выводы вторичной обмотки которого являются его выходами.

Сущность работы устройства состоит в следующем: до тех пор пока один из ключевых элементов, например 3, не выключился (фиг. 1), т.е. его вы55 ходное напряжение мало и равно остаточному напряжению на биполярном транзисторе 7 (П и О), диод 18 не позволяет потенциалу общего вывода резисторов 12 и 14 превысить под воздействием которого через резистор 12 происходит перезаряд входной емкости полевого транзистора 6 другоro ключевоro элемента от — 1П»„ „„„,1 до U (величина резистора 12 (11) определяет задержку включения полевого транзистора и так как П <с

«Uqq м „,, то величина резистора

12(11) существенно меньше величины резистора 12 (11) в известном устройстве). После выключения ключевого элемента 3 диод 18 закрывается и дальнейший перезаряд входной емкости полевого транзистора происходит под воздействием потенциала U вх м„к рез последовательно соединенные резисторы 12 и 14 (11 и 13), общая величина которых также может быть выбрана существенно меньше величины резистора 12 (11) R в известном устройстве. Следовательно, напряжение на затворе полевого транзистора достигает максимальной величины раньше, чем в известном устройстве, что обеспечит меньшее значение остаточного напряжения на ключевом элементе, а значит и меньшую величину статических потерь. Таким образом, предложенное устройство обладает большим КПД по сравнению с известным устройством.

Подключение диодов 17 и 18 непосредственно к затворам полевых транзисторов недопустимо, так как реально остаточное напряжение на ключевом элементе при токах коллектора 10-20

А может достигать величины 2-3 В, а величина порогового напряжения полевого транзистора часто лежит в этом диапазоне напряжений (например, для транзистора типа КП 904 U 0 I В), и условия запирания полевого транзистора в этом случае невыполнимы.

Определим величины резисторов R и R (фиг.1) в случае примера, соответствующего рассмотренному для известного устройства. Предлагаемое техническое решение ключевого генератора не критично к выбору величины сопротивления, подключаемого к затвору полевого транзистора. Максимальная величина резистора !1 (12)

К„ определяется по формуле

„„с ЗК,С = 50 нс,. откуда Rt „„80 Ом.

Величину резистора 13 (14) R необходимо определять из допустимого дополнительного тока Т д,„ через открытый ключевой элемент по цепи: возбудитель, резистор 13 (14) Re диод 17 (18), открытый ключевой элемент 4 (3). Пусть амплитуда выходного напряжения возбудителя U „, 10 В, максимальный ток ключевого элемента 10

I к ° э. макс 20 A I*on! I к. э. макс=

= 0,01 (1 ) .

Тогда

Idion (Um U ост Ug) Rg> 15

U I won "- 50 Ом;

R = К, + Rg 130 OM.

После выключения одного из ключевых элементов напряжение на входе другого изменяется согласно формуле

4- t Ькл и с

V< = П(1 — Z ) 25 с постоянной времени R+ существенно меньшей по сравнению с величиной постоянной времени известного устройства, что обеспечивает повышение входного напряжения до 0,99 U 1т, 0 в момент протекания через ключевой элемент максимального тока (t = и ц„+

+ т/4).

Формула изобретения

Ключевой генератор, содержащий возбудитель, блок согласования, пер287 вый и второй резисторы, первый и второй диоды, первый и второй ключевые элементы, состоящие из силового диода, полевого и биполярного транзисторов, причем эмиттер биполярного транзистора соединен с общей шиной и анодом силового диода, база — с истоком, а коллектор — с катодом силового диода и со стоком полевого транзистора, затвор которого является входом ключевого элемента, а сток—

его выходом, выход каждого ключевого элемента соединен с одним из входов блока согласования, а вход каждого ключевого элемента с первым выводом соответствующего резистора и анодом соответствующего диода, катод каждого из которых соединен с одним из двух выходов возбудителя, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, в него введены третий и четвертый диоды, третий и четвертый резисторы, причем первый вывод третьего резистора и анод третьего диода соединены с вторым выводом первого резистора, а второй вывод третьего. резистора— с катодом первого диода, и соответственно первый вывод четвертого резистора и анод четвертого диода соединены с вторым выводом второго рези-стора, а второй вывод четвертого резистора - c катодом второго диода, причем катод третьего диода соединен с выходом второго ключевого элемента, а катод четвертого диода — с выходом ключевого элемента.

1385287

Редактор Т. Лазоренко

Заказ 1422/54 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 и„, е

Составитель Ю. Романовская

Техред Л.Олийнык Корректор М. Пожо