Импульсный модулятор (варианты)

 

Изобретение относится к импульсным источникам питания (ИП), работающим на комплексную нагрузку (Н) с изменяемой емкостной составляющей в момент формирования импульса, и предназначено для питания реакторных камер плазмохимического реактора. Технический результат заключается в повышении надежности преобразования постоянного напряжения в импульсное наносекундной длительности при любом виде нештатных пробоев в Н и изменения ее параметров. Это достигается за счет применения в импульсном модуляторе (М), содержащем ИП постоянного тока и управляемые электронные ключевые элементы с жесткой характеристикой управления, первичного накопителя энергии (Э) с частичным разрядом накопленной Э в виде конденсатора и вторичного индуктивного (И) накопителя Э. М формирует на Н пачки из знакопеременных колоколообразных импульсов. Процессы формирования фронта и среза являются резонансными с частотой реактивных параметров И накопителя и емкости Н. 2 с. и 2 з.п. ф-лы. 7 ил.

Изобретение относится к модуляторам, работающим на комплексную нагрузку, параметры которой изменяются в момент формирования импульса. Нагрузка имеет большую долю емкостной составляющей, и для ее питания требуются импульсы большой амплитуды напряжения (десятки киловольт), тока (сотни ампер) с малой длительностью импульса (десятки, сотни наносекунд). Модулятор предназначен для питания реакторных камер плазмохимического реактора, осуществляющего плазмохимическое преобразование химического состава топочных газов.

Известен источник высокого импульсного напряжения, выполненный с использованием неуправляемого разрядника, который не позволяет осуществлять длительную работу устройства со сравнительно высокой частотой. Штатные пробои в реакторной камере могут приводить к периодическому сбою в работе источника [1].

Этот источник формирует однополярные импульсы случайной формы, которая может произвольно изменяться при изменении параметров среды реакторной камеры, и имеет сравнительно небольшой срок службы разрядника (при большой частоте повторения). Срок службы разрядника, как правило, оценивается не часами наработки, а количеством срабатываний. Схема недостаточно защищена от искровых электрических пробоев в реакторной камере, имеет низкий КПД и большие потери при штатных пробоях емкостной нагрузки.

Известны импульсные модуляторы [2, 3, 4], формирующие знакопеременные импульсы, которые способны обеспечить устойчивую работу, однако их невозможно использовать для питания реакторных камер плазмохимических реакторов, так как в этом случае при импульсном токе нагрузки большой амплитуды невозможно получение на ней импульсов наносекундной длительности из-за сравнительно малого тока электронного ключевого элемента и большой его собственной электрической емкости, соизмеримой с емкостью нагрузки. Например, при параметрах реакторной камеры: емкости, равной 200 пФ и более, длительности импульса 50...300 нс, импульсном напряжении более 50 кВ, частоте повторения до 10 кГц, сроке службы более 8000 ч импульсные токи составляют 200...600 А.

В качестве прототипа выбран импульсный модулятор [5] для питания емкостной нагрузки (электростатического фильтра), содержащий источник питания постоянного тока, первый и второй последовательно соединенные электронные ключевые элементы, катушку индуктивности, включенную в последовательную цепь между катодом первого ключевого элемента и анодом второго ключевого элемента, импульсный трансформатор тока в цепи катода второго ключевого элемента и систему управления с генератором управляющих импульсов, подключенную выходами к управляющим входам соответственно первого и второго ключевых элементов, причем первый ключевой элемент анодом соединен с положительным выводом источника питания, второй ключевой элемент анодом через указанную катушку индуктивности и конденсатор соединен с первым выводом нагрузки, а катодом через входную обмотку импульсного трансформатора тока - с отрицательным выводом источника питания и вторым выводом нагрузки.

К недостаткам этого модулятора также можно отнести низкий КПД при формировании фронтов, сравнительно большое падение напряжения на открытом приборе и пологие фронты сравнительно большой величины при работе на емкостную нагрузку. Рабочий ключевой элемент этого модулятора коммутирует высокое напряжение непосредственно на нагрузку и таким образом ограничивает ток и напряжение импульса. При формировании импульсов наносекундной длительности ограничение столь велико, что схема практически неработоспособна. Она может формировать импульсы на нагрузке, имеющей практически нулевую емкость, а реальная емкость реакторной камеры не менее 200 пФ.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности преобразования постоянного напряжения в импульсное большой амплитуды наносекундной длительности при любом виде нештатных пробоев в нагрузке, обеспечение стабильности формы и амплитуды импульсов при сильном изменении параметров нагрузки в момент их формирования, а также повышение КПД источника и плазмохимического реактора в целом за счет уменьшения потерь энергии.

Для достижения этой цели в импульсный модулятор, содержащий источник питания постоянного тока, подключенные к его выводам фильтрующий конденсатор и последовательную цепь, состоящую из первого и второго управляемых электронных ключевых элементов, катушки индуктивности, включенной между отрицательным силовым электродом первого ключевого элемента и положительным силовым электродом второго ключевого элемента, и входной обмотки импульсного трансформатора тока, включенной в цепь отрицательного силового электрода второго ключевого элемента, первый конденсатор, подключенный первой обкладкой к первому выводу нагрузки, и систему управления с генератором импульсов и каналами управления соответствующих ключевых элементов, подключенную соответствующими выходами к управляющим входам ключевых элементов, а входом - к выходной обмотке импульсного трансформатора тока, введены вторая катушка индуктивности, включенная между первой обкладкой первого конденсатора и вторым выводом нагрузки, разделительный импульсный трансформатор, через который первый выход системы управления подключен к управляющему входу первого ключевого элемента, второй конденсатор, включенный в цепь выходной обмотки разделительного трансформатора, и резистор, включенный между положительным силовым электродом первого ключевого элемента и его управляющим электродом. В качестве ключевых элементов в этом случае использованы электронные приборы с жесткой характеристикой включения, например электронно-лучевые лампы или транзисторы [см. Справочник по радиолокации под редакцией Сколника. Нью-Йорк, 1970 г. - перевод с английского под общей редакцией К.Н. Трофимова, том 3. Радиолокационные устройства и системы - М.: Сов. Радио, 1978, 528 с.]. При этом положительный силовой электрод второго ключевого элемента соединен со второй обкладкой первого конденсатора, а в систему управления введены источник опорного напряжения, регулятор длительности отпирающего импульса в канале управления второго ключевого элемента и компаратор, подключенный соответствующими входами к выходу источника опорного напряжения и выходной обмотке импульсного трансформатора тока, а выходом - к входу регулятора длительности отпирающих импульсов второго ключевого элемента.

Для случая стабильного режима работы нагрузки и отсутствия длительных искровых пробоев предложен вариант схемы импульсного модулятора с одним управляемым электронным ключевым элементом. В этом случае в импульсный модулятор, содержащий источник питания постоянного тока, фильтрующий конденсатор, подключенный к выводам источника, последовательно соединенные катушку индуктивности и управляемый электронный ключевой элемент, соединенный с катушкой индуктивности положительным силовым электродом, первый конденсатор, подключенный одной обкладкой к первому выводу нагрузки, импульсный трансформатор тока, включенный в цепь отрицательного силового электрода ключевого элемента, и систему управления с генератором импульсов и каналом управления ключевым элементом, подключенную выходом к управляющему входу ключевого элемента, а входом - к выходной обмотке импульсного трансформатора тока, через входную обмотку которого отрицательный силовой электрод ключевого элемента соединен с отрицательным выводом источника питания и вторым выводом нагрузки, введены вторая катушка индуктивности, включенная между первой обкладкой первого конденсатора и вторым выводом нагрузки, и диод. В этой схеме в качестве ключевого элемента использован электронный прибор с жесткой характеристикой включения. Положительный силовой электрод ключевого элемента соединен со второй обкладкой первого конденсатора, второй конец первой катушки индуктивности соединен с катодом диода, анод диода соединен с положительным выводом источника питания. В систему управления и в этом случае введены источник опорного напряжения, регулятор длительности отпирающего импульса ключевого элемента и компаратор, подключенный соответствующими входами к выходу источника опорного напряжения и выходной обмотке импульсного трансформатора тока, а выходом - к входу регулятора длительности отпирающего импульса ключевого элемента.

Для сохранения знакопеременной формы импульса при малом сопротивлении нагрузки в оба варианта схемы может быть введен дополнительный электронный управляемый ключевой элемент с жесткой характеристикой включения, подключенный положительным силовым электродом к положительному выводу источника питания, а отрицательным - к точке соединения первого конденсатора со второй индуктивностью. При этом система управления снабжена каналом управления дополнительным ключевым элементом, аналогичным каналу управления ключевым элементом с регулятором длительности отпирающего импульса, триггером, через который выход генератора импульсов подключен к каналам управления ключевыми элементами с регуляторами длительности отпирающих импульсов, и блоком памяти длительности импульса, через который входы регуляторов длительности импульса каналов ключевых элементов подключены к выходу компаратора.

Кроме того, во все варианты схемы модулятора может быть введен резистор, включенный между точкой соединения первой обкладки первого конденсатора со второй катушкой индуктивности и первым выводом нагрузки.

Для пояснения существа изобретения на фиг 1 приведена силовая электрическая схема варианта импульсного модулятора на двух ключевых элементах; на фиг.2 - структурная схема системы управления для этого варианта; на фиг.3 - циклограмма, поясняющая работу модулятора (фиг.1); на фиг.4 - силовая схема варианта модулятора на одном ключевом элементе; на фиг.5 - силовая схема варианта модулятора на одном ключевом элементе с дополнительным электронным управляемым ключевым элементом; на фиг.6 - структурная схема системы управления для варианта (фиг.5); на фиг.7 - циклограмма, поясняющая работу модулятора (фиг.5).

Силовая электрическая схема импульсного модулятора (фиг.1) содержит электронно-лучевую лампу (транзистор) 1, соединенную катодом (эмиттером) с анодом (коллектором) электронно-лучевой лампы (транзистора) 2 через индуктивность 3. К точке соединения анода (коллектора) электронно-лучевой лампы (транзистора) 2 и конца катушки индуктивности 3 подключена вторая обкладка конденсатора 4, к первой обкладке которого подключено начало катушки индуктивности 5 и высоковольтный ввод нагрузки, состоящей, например, из емкости 6 и активного сопротивления 7. Катод (эмиттер) электронно-лучевой лампы (транзистора) 2 через импульсный трансформатор тока 8 подключен к отрицательному выводу источника питания 9, 10 (общей точке). Высоковольтный вывод источника питания, состоящего из высоковольтного трансформатора 9 и выпрямителя 10, подключен к аноду (коллектору) первой электронно-лучевой лампы (транзистора) 1 и началу резистора 11, конец резистора 11 подключен к управляющему электроду электронно-лучевой лампы (транзистора) 1 и первому концу конденсатора 12, между вторым концом конденсатора 12 и катодом (эмиттером) электронно-лучевой лампы (транзистора) 1 включена вторичная обмотка трансформатора 13, первичная обмотка которого соединена с системой управления 14. Между выводами источника питания 9, 10 включен фильтрующий конденсатор 15.

Система управления 14 (фиг.2) содержит генератор импульсов 16, задающий частоту повторения, подключенный к его выходу канал управления электронно-лучевой лампой (транзистором) 1, включающий в себя одновибратор 17 и подключенный к его выходу выходной усилитель импульсов 18, выход которого подключен к первичной (входной) обмотке импульсного трансформатора 13. Второй выход генератора 16 подключен к каналу управления электронно-лучевой лампой (транзистором) 2, включающему одновибратор 19 с регулируемой длительностью импульса и выходной импульсный усилитель 20, который, в свою очередь, выходом подключен к управляющему входу электронно-лучевой лампы (транзистора) 2, к которому непосредственно подключен и источник напряжения запирания 21. Вход сброса одновибратора 19 соединен с выходом компаратора 22, один вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 23, а второй через входной импульсный усилитель 24 соединен с выходной обмоткой импульсного трансформатора тока 8.

Схема второго варианта импульсного модулятора (фиг.4) аналогична описанной схеме с той лишь разницей, что из нее исключен ключевой элемент 1, при этом освободившийся конец катушки индуктивности 3 подключен к положительному выводу источника питания 9, 10 через диод 25. Из системы управления 14 исключен контур управления электронно-лучевой лампой (транзистором) 1.

Силовая схема модулятора (фиг.5) включает в себя дополнительно электронно-лучевую лампу (транзистор) 26, которая анодом (коллектором) соединена с высоковольтным выводом источника питания 9, 10, а катодом (эмиттером) - с точкой соединения конденсатора 4 и катушки индуктивности 5. При этом в систему управления 14 (фиг.6) дополнительно введен канал управления электронно-лучевой лампой (транзистором) 26, включающий в себя источник напряжения запирания 27, подключенный непосредственно к управляющему входу электронно-лучевой лампы (транзистора) 26, выходной импульсный усилитель 28 и подключенный к его входу одновибратор 29 с регулируемой длительностью импульса. Кроме того, в систему управления введены блок памяти длительности импульса 30, выходами связанный с соответствующими входами одновибраторов 19 и 29, а входом подключенный к выходу компаратора 22, и триггер 31, подключенный входом к выходу генератора импульсов 16, а соответствующими выходами - к соответствующим входам одновибраторов 19 и 29.

Предлагаемый импульсный модулятор с двумя ключевыми элементами (фиг.1) работает следующим образом. В исходном состоянии (t₀ на фиг.3) ключевой элемент 1 открыт, а ключевой элемент 2 закрыт. Первичный емкостный накопитель энергии 4 заряжается от источника высокого напряжения 9 через высоковольтную диодную сборку 10, далее через ключевой элемент 1 и индуктивности 3 и 5 до напряжения, равного напряжению источника питания 9. Открытое состояние ключевого элемента 1 обеспечивается резистором 11, а закрытое состояние ключевого элемента 2 - системой управления. Напряжение, приложенное к аноду закрытого ключевого элемента 2 в прямом направлении, также становится равным питающему, а напряжение на ключевом элементе 1 близко к нулю.

В момент t₁ (фиг.3) генератор импульсов 16 системы управления 14 задает начало двух синхронных прямоугольных импульсов, первого (фиг.3а) - запирающей полярности, формируемого одновибратором 17, определяющим его длительность, например десятки микросекунд, и второго (фиг.3б) - отпирающей полярности, значительно меньшего по длительности (единицы микросекунд), формируемого и регулируемого по длительности при помощи одновибратора 19. Первый импульс подается на первичную обмотку трансформатора 13, обеспечивающего подачу запирающего импульса на управляющий электрод ключевого элемента 1, запирая его. Второй импульс обеспечивает включение ключевого элемента 2. При этом конденсатор 4 оказывается подключенным параллельно катушке индуктивности 5 и нагрузке 6, 7. Напряжение на индуктивности 5 и на нагрузке 6, 7 (фиг.3г) быстро возрастает до уровня напряжения, равного или чуть меньше напряжения на конденсаторе 4, и начинает быстро спадать за счет уменьшения падения напряжения на индуктивности 5. Ток индуктивности 5, протекающий через ключевой элемент 2 (фиг.3в), быстро нарастает, достигая своего максимального значения в момент t₂, приводя к запасанию энергии в электромагнитном поле катушки 5. Одновременно формируется быстро спадающий почти до нуля импульс отрицательной полярности на нагрузке 6, 7 (фиг.3г).

Протекание тока через ключевой элемент 2 вызывает появление напряжения на вторичной обмотке импульсного трансформатора тока 8, которое после усиления усилителем 24 подается на компаратор 22, осуществляющий постоянное сравнение напряжения на своих двух входах. На первый вход подается напряжение с выхода усилителя 24, пропорциональное току ключевого элемента 2, а на втором входе устанавливается постоянное напряжение, пропорциональное максимально допустимому току ключевого элемента 2. Как только амплитуды напряжений на обоих входах сравняются, компаратор 22 выдает импульс на вход сброса, возвращающий одновибратор 19 в исходное состояние, и на его выходе импульс прекращается, что вызывает прекращение действия отпирания на ключевом элементе 2 и его быстрое запирание напряжением источника 21 (ключевой элемент 1 все еще заперт), что вызывает отдачу энергии, запасенной в индуктивности 5, в нагрузку, выражающуюся в резком возрастании напряжения положительной полярности на индуктивности 5, которое прикладывается к нагрузке. Чем больше величина максимального значения тока индуктивности, тем больше будет напряжение на нагрузке, имеющей существенную долю емкостной составляющей. Длительность импульса на нагрузке, а также наличие или отсутствие колебательного процесса определяются емкостью 6 и активным сопротивлением 7 нагрузки. Процесс происходит до тех пор, пока вся энергия, запасенная в магнитном поле катушки, не израсходуется (момент t₃). КПД перекачки энергии из конденсатора 4 в индуктивность 5 тем больше, чем меньше падение напряжения на ключевом элементе 2 и чем ближе длительность импульса ключевого элемента 2 к той предельной длительности, при которой ток в катушке 5 еще нарастает. Система управления за счет использования импульсного трансформатора тока и логики как раз оптимизирует эту длительность. Через время, большее времени выделения высоковольтного импульса на нагрузке, формирователь импульса запирающей полярности (одновибратор 17) закрывается и на управляющем электроде ключевого элемента 1 снова устанавливается отпирающее напряжение. Индуктивность 3 обеспечивает отсечку коммутирующего элемента 1 в момент коммутации импульса на нагрузке, то есть в штатном режиме работы повышает КПД модулятора за счет отключения паразитной емкости ключевого элемента 1, включенной параллельно нагрузке. В случае сбоя и перехода коронного разряда в искровой получается нештатный импульс большой длительности, который проходит через индуктивность 3, тогда запертый ключевой элемент 1 препятствует прохождению импульса, выделяющегося на нагрузке 6, 7, к источнику постоянного напряжения 9, 10.

Электрическая емкость конденсатора 4 по отношению к емкости нагрузки 6 выбирается как можно больше, но из конструктивных соображений ее берут больше только в 10...20 раз.

Часть потенциала конденсатора 4, истраченная на зарядку индуктивности 5, восстанавливается за счет источника переменного сетевого питания 9 через диодную сборку 10, ключевой элемент 1 и индуктивности 3 и 5 до своего первоначального значения (допустимо вместо источника переменного тока 9 и диодной сборки 10 иметь источник постоянного напряжения).

Практически при электрической емкости нагрузки 6 (реакторной камеры), равной 200 пФ, и активном сопротивлении 7, равном 200 Ом, емкость конденсатора 4 должна быть равной не менее 0,1 мкФ, индуктивность катушки 5 около 20 мкГн, индуктивность катушки 3 не менее 500 мкГн. Длительность импульса, запирающего ключевой элемент 1, больше длительности импульса, отпирающего ключевой элемент 2. Практически при длительности токового импульса ключевого элемента 2, равной 2 мкс, длительность запирающего импульса более 20 мкс. За это время заряд конденсатора 4 должен полностью восстановиться.

Если режим работы нагрузки стабилен и отсутствуют длительные искровые пробои, то электрическая схема модулятора может содержать только ключевой элемент 2, а вместо первого используется диод 25. Принцип работы модулятора, основанный на эффекте двойного преобразования энергии, первое - перекачка части электрической энергии конденсатора 4 в электромагнитную в катушке 5, второе - полная перекачка электромагнитной энергии из катушки 5 в нагрузку, сохраняется. Система управления также упрощается и формирует только управляющий импульс ключевого элемента 2.

Если сопротивление нагрузки настолько мало, что вся энергия импульса, запасенная в индуктивности 5, полностью выделяется, то импульс на нагрузке будет однополярным. Для сохранения знакопеременной формы импульса в этом случае устанавливается ключевой элемент 26, способствующий формированию импульса на нагрузке противоположной полярности (фиг.5).

Импульсный модулятор (фиг.5) работает следующим образом. В исходном состоянии (момент t₀) (фиг.7) ключевой элемент 2 закрыт напряжением источника 21 схемы управления 14. Ключевой элемент 26 закрыт напряжением источника 27 системы управления 14. Первичный емкостный накопитель энергии 4 источника питания заряжается от источника высокого напряжения 9 через высоковольтную диодную сборку 10, катушки индуктивности 3 и 5, диод 25 до напряжения, равного напряжению источника питания 9. Напряжение, приложенное к закрытым ключевым элементам, равно питающему.

В процессе работы модулятор (фиг.5) формирует на нагрузке знакопеременные колоколообразные импульсы поочередно то положительной, то отрицательной полярности, состоящие из длительности фронта и среза. Идеология формирования, основанная на резком обрыве тока коммутирующего элемента, аналогична изложенной выше. Количество знакопеременных импульсов на нагрузке определяется количеством импульсов запуска, а форма - характером нагрузки, величиной активных потерь, емкостью и индуктивностью.

Генератор импульсов 16 системы управления 14 выдает пачку из 2, 4, 6 и т.д. импульсов запуска, следующих с заданной частотой повторения. Импульс поступает на триггер 31, обеспечивающий поочередный противофазный запуск ключевых элементов 2 и 26. Длительность паузы между знакопеременными импульсами определяется длительностью периода времени в пачке импульсов запуска. С помощью трансформатора тока 8 осуществляется измерение амплитуды первого импульса, например положительной полярности. Оптимальная величина длительности тока через ключевой элемент определяется той длительностью импульса, после которой ток ключевого элемента перестает нарастать. Блок памяти 30 обеспечивает сохранение измеренной величины длительности импульса и удержание заданного значения при формировании каждой пачки. При появлении новой пачки процесс измерения длительности первого импульса и запоминания оптимальной величины длительности последующих повторяется. Длительность между импульсами в пачке и частота повторения пачек может изменяться путем изменения режима работы задающего генератора 16. На циклограмме (фиг.7), поясняющей работу модулятора, t₁, t₈ - моменты запуска коммутирующего элемента 2; t₂, t₉ - моменты времени окончания токопрохождения через коммутирующий элемент 2 и одновременно начало формирования импульса на нагрузке; t₃, t₁₀ - моменты времени окончания импульса на нагрузке, сформированного ключевым элементом 2; t₅, t₁₁ - моменты запуска коммутирующего элемента 26; t₆, t₁₂ - моменты времени окончания токопрохождения через коммутирующий элемент 26 и начало формирования на нагрузке импульса противоположной полярности; t₇, t₁₃ - моменты времени окончания импульса на нагрузке, сформированного ключевым элементом 26.

При формировании импульса противоположной полярности на нагрузке, при открытии коммутирующего элемента 26 конденсатор 15, который в этом случае выполняет роль, аналогичную конденсатору 4, оказывается подключенным параллельно индуктивности 5 и нагрузке 6, 7. Напряжение на индуктивности 5, а соответственно и на нагрузке 6, 7 быстро возрастает до уровня напряжения, равного или чуть меньше напряжения на конденсаторе, и начинает быстро спадать, ток индуктивности 5 быстро нарастает, достигая своего максимального значения, ограничиваемого внутренним сопротивлением коммутирующего элемента 26 и амплитудой уставки системы управления 14, приводя к запасанию энергии в электромагнитном поле катушки 5. Одновременно формируется быстро спадающий почти до нуля импульс отрицательной полярности на нагрузке 6, 7 (фиг.7г).

Во всех вариантах схемы модулятора, если не допустимо наличие на нагрузке меньшего по амплитуде первого импульса, пропорционального току ключевого элемента, то для его подавления в разрыв между точкой соединения обкладки конденсатора 4 и катушки индуктивности 5 и выводом нагрузки 6, 7 включается небольшой по величине резистор 32, на котором выделяется этот импульс, и в нагрузку он практически не попадает.

Во всех вариантах схемы модулятора, если требуется дополнительное согласование с нагрузкой, используется дополнительная индуктивность 33 с коэффициентом связи с индуктивностью 5, равным 1, включенная в разрыв между точкой соединения обкладки конденсатора 4 и катушки индуктивности 5 и выводом нагрузки 6, 7.

Источники информации

1. Патент Япония №2-3395, 02.03.83.

2. Патент США №3435378, кл. 332-41, 25.03.1969.

3. А.С. №932610, БИ №20, 30.05.82.

4. Артым А.Д., Бахмутский А.Е., Козин Е.В., Кондратьев М.В., Николаев В.В., Пустовойтовский А.С., Садыков Э.К., Соколов Э.П. Повышение эффективности мощных радиопередающих устройств. Под ред. А.Д. Артымова. - М.: Радио и связь, 1987. - 176 с.

5. Патент на изобретение №2183903, Импульсный модулятор для питания емкостной нагрузки, 2002 г.

Формула изобретения

1. Импульсный модулятор, содержащий источник питания постоянного тока, фильтрующий конденсатор, подключенный к выводам источника питания постоянного тока, первый и второй последовательно соединенные управляемые электронные ключевые элементы, катушку индуктивности, включенную в последовательную цепь между отрицательным силовым электродом первого управляемого электронного ключевого элемента и положительным силовым электродом второго управляемого электронного ключевого элемента, первый конденсатор, подключенный первой обкладкой к первому выводу нагрузки, импульсный трансформатор тока, включенный в цепь отрицательного силового электрода второго управляемого электронного ключевого элемента, и систему управления с генератором импульсов и каналами управления первым и вторым управляемыми электронными ключевыми элементами, выходы которого являются выходами системы управления и подключены соответственно к управляющим входам первого и второго управляемых электронных ключевых элементов, а вход системы управления подключен к выходной обмотке импульсного трансформатора тока, причем положительный силовой электрод первого управляемого электронного ключевого элемента соединен с положительным выводом источника питания постоянного тока, а отрицательный силовой электрод второго управляемого электронного ключевого элемента через входную обмотку импульсного трансформатора тока - с отрицательным выводом источника питания постоянного тока и вторым выводом нагрузки, отличающийся тем, что в него введены вторая катушка индуктивности, включенная между первой обкладкой первого конденсатора и вторым выводом нагрузки, разделительный импульсный трансформатор, через который первый выход системы управления подключен к управляющему входу первого управляемого электронного ключевого элемента, второй конденсатор, включенный в цепь выходной обмотки разделительного импульсного трансформатора, и резистор, включенный между положительным силовым электродом первого управляемого электронного ключевого элемента и его управляющим электродом; в качестве первого и второго управляемых электронных ключевых элементов использованы электронные приборы с жесткой характеристикой включения, например электронно-лучевые лампы или транзисторы; положительный силовой электрод второго управляемого электронного ключевого элемента соединен со второй обкладкой первого конденсатора; в систему управления введены источник опорного напряжения, регулятор длительности отпирающего импульса, включенный в канал управления вторым управляемым электронным ключевым элементом, и компаратор, подключенный соответствующими входами к выходу источника опорного напряжения и выходной обмотке импульсного трансформатора тока, а выходом - к входу регулятора длительности отпирающего импульса второго управляемого электронного ключевого элемента, при этом каналы управления первым и вторым управляемыми электронными ключевыми элементами подключены к соответствующим выходам генератора импульсов.

2. Импульсный модулятор по п.1, отличающийся тем, что в него введен дополнительный управляемый электронный ключевой элемент с жесткой характеристикой включения, положительный силовой электрод которого соединен с положительным выводом источника питания постоянного тока, а отрицательный - с точкой соединения первой обкладки первого конденсатора с второй катушкой индуктивности, при этом в систему управления введены канал управления дополнительным управляемым электронным ключевым элементом с регулятором длительности отпирающего импульса, триггер, через который выход генератора импульсов соединен с входами регуляторов длительности импульса соответствующих каналов управления, и блок памяти длительности импульса, через который выход компаратора соединен с соответствующими входами регуляторов длительности импульсов соответствующих каналов.

3. Импульсный модулятор, содержащий источник питания постоянного тока, фильтрующий конденсатор, подключенный к выводам источника питания постоянного тока, последовательно соединенные катушку индуктивности и управляемый электронный ключевой элемент, положительный силовой электрод которого соединен с первым концом катушки индуктивности, первый конденсатор, подключенный первой обкладкой к первому выводу нагрузки, импульсный трансформатор тока, включенный в цепь отрицательного силового электрода управляемого электронного ключевого элемента, и систему управления с генератором импульсов и каналом управления управляемым электронным ключевым элементом, выход которой подключен к управляющему входу управляемого электронного ключевого элемента, а вход - к выходной обмотке импульсного трансформатора тока, причем отрицательный силовой электрод управляемого электронного ключевого элемента через входную обмотку импульсного трансформатора тока соединен с отрицательным выводом источника питания постоянного тока и вторым выводом нагрузки, отличающийся тем, что в него введены вторая катушка индуктивности, включенная между первой обкладкой первого конденсатора и вторым выводом нагрузки, второй конденсатор и диод; в качестве управляемого электронного ключевого элемента использован электронный прибор с жеской характеристикой включения, например электронно-лучевая лампа или транзистор; положительный силовой электрод управляемого электронного ключевого элемента соединен со второй обкладкой первого конденсатора, второй конец первой катушки индуктивности соединен с катодом диода, анод диода соединен с положительным выводом источника питания постоянного тока; в систему управления введены источник опорного напряжения, регулятор длительности отпирающего импульса, включенный в канал управления управляемого электронного ключевого элемента, и компаратор, подключенный соответствующими входами к выходу источника опорного напряжения и выходной обмотке импульсного трансформатора тока, а выходом - к входу регулятора длительности отпирающего импульса управляемого электронного ключевого элемента.

4. Импульсный модулятор по п.3, отличающийся тем, что в него введен дополнительный управляемый электронный ключевой элемент с жесткой характеристикой включения, положительный силовой электрод которого соединен с положительным выводом источника питания постоянного тока, а отрицательный - с точкой соединения первой обкладки первого конденсатора с второй катушкой индуктивности, при этом в систему управления введены канал управления дополнительным управляемым электронным ключевым элементом с регулятором длительности отпирающего импульса, триггер, через который выход генератора импульсов соединен с входами регуляторов длительности импульса соответствующих каналов управления, и блок памяти длительности импульса, через который выход компаратора соединен с соответствующими входами регуляторов длительности импульсов соответствующих каналов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7