Патент ссср 316184

 

3l6l84

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со.оз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства М

Заявлено 01.1Ч.1970 (¹ 1416752/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 01.Х.1971. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 1.XI.1971

МПК Н 03k 1/00 комитет по делаМ

Каобретеиий и отКРЫткй при Сввете Министров

СССР

УДК 621.373.43(088.8) Авторы изобретения

Д. Г. Борисов, А. И. Грызлов, Ю, В. Соловьев, Ю. В. Белов и A. Г. Звонцов

Заявитель

В Е

ИЕЦ Q-.;,-:„ - и,:,:-..- ;,;, = - - : 11 ПОТЕКА

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЪСОВ

Изобретение относится к импульсной техниke, а именно, к области высоковольтной аппаратуры, работающей при постоянной частоте повторения импульсов.

Изобретение может быть использовано при разработке систем импульсного питания ускорителей заряженных частиц.

Известен генератор импульсов с зарядом накопителя от источника переменного напряжения, в котором параллельно накопителю включена цепь из резистора и ключа для приведения амплитуды напряжения на накопителе к заданному значению к моменту коммутации накопителя на нагрузку в каждом рабочем цикле генератора.

При работе известного генератора накопитель заряжают от источника переменного напряжения с помощью повышающего высоковольтного трансформатора через диод. В определенный момент времени, в зависимости от того, до какого напряжения оказался заряженным накопитель в данном рабочем цикле, параллельно накопителю включают резистор.

Напряжение на накопителе начинает снижаться и достигает заданного уровня к моменту коммутации накопителя на нагрузку генератора. Амплитуда импульсов на нагрузке генератора оказывается, таким образом, стабилизированной.

Однако в известном генераторе избыточная энергия накопителя полностью рассеивается на резисторе. В генераторе импульсов с амплитудой напряжения до 300 кв мощность указанных потерь находится в пределах 5—

20 квт.

Цель изобретения — получение одинаковой амплитуды напряжения на накопителе к моменту коммутации на нагрузку в каждом рабочем цикле генератора, уменьшение потерь

10 при работе цепи стабилизации и повышение к.п.д. генератора.

Цель достигается тем, что последовательно с зарядным диодом включен второй зарядный диод, причем параллельно первому зарядному

1 диоду включены дополнительный конденсатор и индуктивность, соединенные последовательно между собой, а паралллельно последовательному соединению из индуктивности и второго зарядного диода включен триод так, что

20 его катод соединен с дополнительным конденсатором и индуктивностью, а анод соединен с катодом второго зарядного диода, при этом сетка триода соединена с выходом решающего устройства, ко входам которого подключены датчик напряжения на дополнительном конденсаторе, датчик напряжения на конденсаторе-накопителе, датчик эталонного напряжения и синхронизатор, а выход синхронизатора соединен также с коммутатором.

30 На фиг. 1 приведена схема предлагаемого

316184

65

3 изобретения, где 1 — повышающий трансформатор, 2 — первый зарядный диод, 8 — второй зарядный диод, -1 — конденсатор-накопитель, 5 — триод, б — нагрузка, 7 — дополнительный конденсатор, 8 — индуктивность, 9— триод, 10 — решающее устроиство, 11 — датчик напряжения на дополнительном конденсаторе, 12 — датчик напряжения на конденсаторе-накопителе, 18 — датчик эталонного напряжения, 14 — синхронизатор.

На фиг. 2а приведена временная эпюра напряжения на накопителе 4 с учетом нестабильности напряжения питания (пунктирной линией показана кривая напряжения питания, жирной — кривая заряда накопителя спада напряжения на накопителе и разряда накопителя на нагрузку). Уровень U< соответствует максимальному значению напряжения питания, Ug — нормальной амплитуде напряжения питания, U> заданному значению напряжения на накопителе.

На фиг. 2б показаны импульсы напряжения на нагрузке б.

Трансформатор 1, диоды 2, 8 и накопитель

4 соединены последовательно. Параллельно накопителю к включены триод 5 и нагрузка 6, соединенные последовательно. Датчик 12 также включен параллельно накопителю 4. Параллельно диоду 2 включены дополнительный конденсатор 7 и индуктивность 8, соединенные последовательно. Параллельно последовательному соединению из индуктивности 8 и диода

8 включен триод 9. Датчик 11 подкл очен к общей точке соединения конденсатора 7, индуктивности 8 и катода триода 9. Выходы датчиков 11 и 12 соединены со входами решающего устройства 10, к другим входам которого подключены выходы датчика эталонного напряжения 18 и синхронизатора 14. Выход синхронизатора 14 соединен также с сеткой триода 5; последняя соединена с выходом решающего устройства 10.

Датчиком эталонного напряжения 18 может служить, например, стабилизированный выпрямитель, синхронизатором 14 — сигнал-генераrop. Решающее устройство 10 состоит из ряда стандартных элементов, таких как дифференциальные усилители постоянного тока, логарифмические усилители, делительно-множительные устройства, измерители временных интервалов, датчики времени и датчики моментов начала и окончания заряда накопителя, соединенных любым образом, достаточным для того, чтобы в интервале времени от окончания заряда накопителя до момента его коммутации на нагрузку обеспечивать необходимое внутреннее сопротивление триода 9:

Р(1) () /1 и с

С (к U3 U, где R (t) мгновенное значение внутреннего сопротивления триода 9, т (1) — остаток времени до коммутации накопителя на нагрузку, С— емкость накопителя 4, U„мгновенное значение напряжения на накопителе, U, — мгновен5

55 ное значение напряжения на дополнительном конденсаторе 7, U, — эталонное напряжение, К вЂ” константа.

Генератор импульсов работает следующим образом. Подают переменное напряжение на вход трансформатора 1; при этом накопитель

4 через диоды 2 и 8 начинает заряжаться. По достижении максимума питаюгцего напряжения диоды 2 и 8закрываются,,так как напряжение на накопителе становится выше, чем на пряжение на выходе трансформатора 1. С этого момента напряжение на накопителе начинает снижаться благодаря тому, что через внутреннее сопротивление R (t) триода 9 начинает заряжаться дополнительный конденсатор 7. К моменту предстоящей коммутации накопителя на нагрузку б напряжение на нем снижается до заданного уровня U3. В этот момент синхронизатор 14 включает триод 5, и на нагрузке 6 формируется импульс заданной амплитуды. Индуктивность 8 в это время препятствует разряду конденсатора 7 через диод

8 на нагрузку. Триод 5 по окончании импульса синхронизатора 14 закрывается и начинается заряд конденсатора-накопителя 4 следующим образом. В начале этого процесса конденсатор 7 разряжается на накопитель 4 через индуктивность 8 и дио — 8 резонансным способом; диод 2 при этом остается закрытым. По окончании разряда конденсатора 7 включается основная зарядная цепь, и заряд накопителя продолжается от трансформатора 1 через диоды 2 и 8. В дальнейшем описанный цикл повторяется.

В процессе разряда и заряда накопителя 4 триод 9 остается закрытым, и его внутреннее сопротивление можно считать бесконечно большим. В интервале времени, соответствующем спаду кривой на накопителе, решающее устройства 10 изменяет потенциал сетки триода 9 так, что его внутреннее сопротивление равно R (t) При этом избыточный заряд с накопителя 4 планомерно передается конденсатору 7. Изменение величины R (1) происходит благодаря непрерывному контролю со стороны решающего устройства 10 за ходом процесса передачи избыточного заряда.

Изменение напряжения на выходе решающего устройства 10 обусловлено непрерывным вводом в него с датчика 11 данных а нягп жении U, на конденсаторе 7, данных о напряжении UÄ аа накопителе 4 с датчика 12, данных об эталонном напряжении с датчика

18 (произведение I(U,= U — заданное напряжение на накопителе к моменту его коммутации на нагрузку) и данных о моменте коммутации накопителя на нагрузку с синхронизатора. Решающее устройство вырабатывает данные о величине периода повторения импульсов генератора, отмечает момент достижения максимума напряжения на накопителе и ведет отсчет времени, остающегося на передачу избыточного заряда к конденсатору 7.

Как уже упоминалось, в течение разряда и заряда накопителя напряжение на выходе ре316184

Предмет изобретения

U!

172

Ри2, 2

Составитель Н. Герасимова

Техред 3. Н. Тараненко

Редактор И. Орлова

Корректор Е. В. Исакова аказ 3028/10 Изд. ¹ 1268 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушскгя наб., д. 4 5

Типография, пр, Сапунова, 2 шающего устройства 10 запирает триод 9, а в интервале времени, соответствующем длительности спада напряжения на накопителе пропорционально указанному R (t).

Передача избыточного заряда от накопителя 4 к конденсатору 7 вместо рассеяния избыточной энергии на резисторе (как это имеет место прототипе) приводит к уменьшению потерь избыточной энергии в схеме со 100% до величины несколько большей 30%, но не превышающей 50%, в зависимости от амплитуды избыточного напряжения на накопителе.

Изобретение позволяет получать импульсы стабильной амплитуды при колебаниях напряжения питания, уменьшает потери при работе генератора, повышает к.п.д. устройства.

Генератор импульсов с зарядом накопителя от источника переменного напряжения, содержащий повышающий трансформатор, зарядный диод, конденсатор-накопитель, коммутатор, нагрузку, синхронизатор, датчики напряженпй и решающее устройство, отличающийся тем, что, с целью получения одинаковой амплитуды напряжения на накопителе к моменту коммутации на нагр!Зку В каждом рабочем цикле генератора, уменьшения потерь при работе цепи стабилизации и повышения к.п.д. генератора, последовательно с зарядным диодом включен второй зарядный диод, причем параллельно первому зарядному диоду

10 включены дополнительный конденсатор и индуктивность, соединенные последовательно между собой, а параллельно последовательному соединению из индуктивности и второго зарядного диода включен триод так, что его

15 катод соединен с дополнительным конденсатором и индуктивностью, а анод соединен с катодом второго зарядного диода, при этом сетка триода соединена с выходом решающего устройства, ко входам которого подключены

20 датчик напряжения на дополнительном конденсаторе, датчик напряжения на конденсаторе-накопителе, датчик эталонного напряжения и =инхронизатор, а выход синхронизатора соединен также с коммутатором.