Генератор импульсов регулируемой длительности

 

Изобретение относится к импульсной технике, а точнее к устройствам получения электрических импульсов, и может использоваться для формирования мощных высоковольтных импульсов с регулируемой длительностью, например в радиолокационных или технологических электрофизических установках. Цель изобретения - повышение КПД. Генератор импульсов регулируемой длительности содержит формирующую линию 1, зарядную цепь 2, источник 3 питания, нагрузку 4, ключи 5, 6. Введение формирующего элемента 9 и ключа 10 позволило повысить КПД за счет возврата энергии в источник питания. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51)4 Н 03 К 3/53

3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (2! ) 4191479/24-21 (22) 09,02,87 (46) 30„05,89, Бюл, >"- 20 (72) В.М.Громовенко (53) 621.373 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 118410, кл, Н 03 К 3/53, 959.

Авторское свидетельство СССР

И- 951666, кл, Н 03 К 3/53, 1982, (54) ГЕНЕРАТОР ИИПУЛЬСОВ РЕГУЛИРУЕМОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ (57) Изобретение относится к импульсной технике, а точнее к устройствам получения электрических импульсов, 2 и может использоваться для формирования мощных высоковольтных импульсов с регулируемой длительностью, например в радиолокационных или технологических электрофизических установках. Цель изобретения — повыыение

КПД, Генератор импульсов регулируемой длительности содержит формирующую линию 1, зарядную цепь 2, источник 3 питания, нагрузку 4, ключи 5, 6 ° Введение формирующего элемента 9 и ключа 10 позволило повысить КПД за счет возврата энергии в источник питания, 2 ил.

3 148361

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к устройствам получения электрических импульсов, ! и может использоваться для Аормирования мощных высоковольтных импуль5 сов с регулируемой длительностью, например в радиолокационных или технологических электроАизических установках, 10

Цель изобретения - повышение КТЩ.

На Аиг, 1 изображена электрическая принципиальная схема устройства; на

Аиг. 2 — временные диаграммы его работы, 15

Генератор импульсов регулируемой длительности содержит Аормирующую линию f подключенную первым входом через зарядную цепь 2 к первой шине источника 3 питания, а выходом — к второй шине источника 3 питания, между вторым выходом формирующей линии

1 и ее выходом включены последовательно соединенные нагрузка 4 и первый ключ 5, а к третьему входу форми-25 рующей линии подключен вход второго ключа 6, управляющие входы первого 5 и второго 6 ключей соединены с соответствующими входными шинами 7 и 8, Аормирующий элемент 9 и третий ключ

10, выход которого соединен с третьим входом формирующей линии 1, а вход — с ее выходом, управляющий вход третьего ключа 10 соединен с третьей входной шиной 11, выход второго ключа 6.через формирующий эле35 мент 9 соединен с первой шиной источника 3 питания.

Генератор работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходе источника 3 питания напряжение U< формирующая линия 1 (ФЛ) заряжена до напряжения U „ = 2Uä, токов в це+ пях нет. В момент времени о импульсом с первой входной шины 7 (см, фиг. 2а) включается первый ключ 5, При этом по ФЛ 1 от ее первого входа начинает распространяться первая волна разряда, а в нагрузке 4 начинает Аормироваться импульс тока (см.Аиг.2б) с ампли50 тудой U„/2 p = П /р, где р — волновое сопротивление ФЛ 1. С задержкой времени (см.фиг,2в), которая определяет заданную длительность импульса в нагрузке 4 (причем (i l 4 a > /2, 55 где 7 — максимальная длительность

Ь импульса, Аормируемого ФЛ 1), импуль-. сом с второй входной шины 8 включает5

cf ся второй ключ 6. При этом начинает формироваться импульс тока разряда

ФЛ 1 на источник 3 питания (см,фиг,2г) а по ФЛ . начинает распространяться вторая волна разряда от третьего входа ФЛ 1, Амплитуда этого тока разряда, как и амплитуда тока второй волны, определяется разностью напряжений зарядки ФЛ 1 U и источника 3 nuU ) /y (2По

По)/y = U,/р. Эта волна разряда

ФЛ 1 через время „ /2 достигает второго входа ФЛ 1, и, начиная с этого момента времени, равного 7 + Гд /2, ток в нагрузке 4 прекращается, так как он полностью скомпенсирован током второй волны (они оба равны UD/ у и направлены противоположно друг другу).

Таким. образом, на нагрузке 4 формируется импульс с заданной длительностью Г + „ /2. Возврат энергии в источник 3 питания мог бы продолжаться до момента прихода к третьему входу ФЛ 1 первой волны разряда ФЛ 1, т.е. до момента времени, равного Гд/2. Однако в момент времени (см.Аиг.2г) импульсом с третьей входной шины 11 включается третий ключ

10, который закорачивает третий вход

ФЛ 1 на ее выход. Ток разряда ФЛ 1 поступает на источник 3 питания. При этом переключается на перезаряд ФЛ 1 (см,фиг,2е). Вследствие этого по окончании протекания токов ФЛ 1 будет перезаряжена до некоторого отрицательного напряжения DU (фиг.2ж). Изза возникшей разности потенциалов между выходом источника 3 питания и первым входом ФЛ 1, равной U о + dU, начинается процесс резонансной зарядки ФЛ 1, и она вновь заряжается до напряжения 2U, несмотря на наличие потерь энергии при заряде, Генератор приходит в исходное состояние, и далее процессы периодически повторяются.

Как видно из фиг.2ж, для того, чтобы зарядить ФЛ 1 через резонансную зарядную цепь 2 с коэААициентом резонансного заряда К 2 из-за наличия потерь энергии в зарядной цепи (К вЂ” отношение напряжения зарядки, предварительно разряженной до "0" формирующей линии к напряжению на выходе источника 3 питания) до выполнения условия U + 2U, величина напряжения ее перезарядки йП должна удовлетворять следующему соотношению

1483615

K(Uî + ЛМ = 2Uî + л

"ll л

2 и К вЂ” 2 (б)

4 (К вЂ” i)2

Откуда после алгебраических преобразований получают

В 2-К

zU = U

0 К-1 (2) где С„ — суммарная емкость формирующей линии

Такая энергия будет оставлена в

ФЛ 1 если на время будет уменьшена длительность разряда ФЛ 1 на источник 3 литания (см. пунктир на фиг.2г), тогда

П

2 С U о

C

Я = - — ——

2 (4) (здесь учтено, что U,, = 2U ), Приравнивая выражения (3) и (4) 30 и производя преобразования, получают с 2-К

И ()

4 К-1 (5) 35

Так как естественное окончание разряда ФЛ 1 на источник 3 питания заканчивается в один и тот же момент времени „/2 после включения первого ключа 5, то задержка импульса включения третьего ключа 10 по третьей входной шине 11 определяется как

Количество энергии, резервируемое для обеспечения такого 8U определяется известным выражением

Сл(И ) C„Vо 2 — К .У л о

) р

2 2 (3) 15

Учитывая потери в ключе 10 при переэаряде ФЛ 1, окончательно получают (К вЂ” 2)

5 (К вЂ” 1)2

Задержка включения ключа 10 на время t относительно момента включения ключа 5 обеспечивает в реальном устройстве требуемое напряжение перезаряда ФЛ 1, равное дП, Формула изобретения

Генератор мпульсов регулируемои длительности, содержащий формирующую линию, подключенную первым входом через зарядную цепь к первой шине источника питания, а выходом — к второй шине источника питания, между вторым входом формирующей линии и ее выходом включены последовательно соединенные нагрузка и первый ключ, а к третьему входу формирующей линии подключен вход второго ключа, управляющие выходы первого и второго ключей соединены с соответствующими входными шинами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД, в него введены формирующий элемент и третий ключ, выход которого соединен с третьим входом формирующей линии, а вход — с ее выходом, управляющий вход третьего ключа соединен с третьей входной шиной, а выход второго ключа через формирующий элемент соединен с первой шиной источника питания.

1483615

1

Составитель В.Ч =:жиков

Редактор Н.Киштулинец Техред И. Хода:,ич

Кс рректор И, Васи..ь;=:- а

Заказ 2850/54 Тираж 88-: Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комб;нат "Патент™ г, Ужгор "д,, ул . ".;:. :,.ина 101