Импульсный модулятор

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублии

О П Й":ИЕ

ИЗОБРЕТЕйИЯ н1177 1 8 65

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30. 10. 78 (21) 26784 32/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23} Приоритет—

Опубликовано 15.1080. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 151030 (51) м. кл.з

Н 03 К 7/02

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 376. 53 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б.С.Истомин,В.Л.Ильин и В.A.Èâàíoâ (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫИ МОДУЛЯТОР

Изобретение относится к импульсной технике. Модулятор может быть ис. пользован в радиотехнических устрой.— ствах различного назначения для формирования мощных импульсов. 5

Известен импульсный модулятор,содержащий источник питания, коммутирующий элемент в зарядной цепи, линию фсрмирования с нагрузкой, разрядный ксммутирующий элемент и цепь управления зарядным и разрядным коммутирующими элементами (1).

Известный импульсный модулятор имеет низкий КПД.

Известен также импульсный модуля- 15 тор, содержащий источник постоянного напряжения, к выводам которого подключены последовательно соединенные зарядный дроссель, зар.-.дный коммутирующий элемент и цепь формирования, 20 шунтированная последовательно соединенными разрядным коммутирующим элементом н сопротивлением нагрузки,генератор запускающих импульсов, выход которого соединен с входом подмодуля-25 тора зарядного коммутирующего элемента и через элемент задержки с входом генератора поджига разрядного коммутирующего элемента, цепь обратной связи, подключенную параллельно цепи 30 формирования, а выходом к входу подмодулятора вспомогательного коммутирующего элемента, анод которого соединен с анодом зарядного коммутирующего элемента, катод через конденсатор — с минусовым выводом источника питания и через цепь возврата энергии, состоящей из последовательно соединенных анода зарядного коммутирующего элемента и дросселя, — с плюсовым выводом источника питания (2).

Недостатками этого импульсного модулятора являются низкий КПД из-за потери избыточной энергии, запасенной в зарядном дросселе, при ее возвращении в источник питания через элементы цепи возврата энергии, и усложнение схемы из-за наличия в цепи возт врата энергии вспомогательного коммутатора.

Целью изобретения является повышение КПД и упрощение схемы импульсного модулятора.

Цель достигается за счет того, что в импульсном модуляторе, содержа. щем источник постоянного напряжения, между положительным выводом которого н общей шиной включены последовательно соединенные зарядный коммутирую771865 щий элемент, заряднйй дроссель и формирующая линия, между входом которой и общей шиной подключены последовательно соединенные нагрузка и разрядный коммутирующий элемент, причем управляющий электрод последнего соединен с выходом генератора поджигающих импульсов, вход .которого через элемент задержки соединен с выходом генератора запускающих импульсов и первым входом подмодулятора, выход подмодулятора подключен к управляющему электроду зарядного коммутирующего элемечта, а также цепь обратной связи, между катодом зарядного коммутирующего элемента и общей шиной включен диод, цепь обратной связи подключена к выводам ис точника постоянного напряжения, а ее выход соединен с вторым входом подмодулятора.

На фиг.1 представлена схема импульсного модулятора; на фиг.2— показаны эпюры токов и напряжений в узловых точках схемы.

Импульсный модулятор содержит источник постоянного напряжения 1, к положительному выводу которого последовательно подключен зарядный коммутирующий элемент 2 и параллельно включена цепь обратной связи

3, выходом соединенная с входом подмодулятора 4. К катоду зарядного коммутирующего элемента подключены катод диода 5, анод которого соединен с общей шиной, и зарядный дроссель 6, к выходу которого подключены последовательно соедйненные нагрузка 7, разрядный коммутирующий элемент 8, подключенный катодом к общей шине, и Формирующая линия 9. К управляющему электроду разрядного коммутирующего элемента подключен генератор 10 поджигающих импульсов, вход которого соединен с генератором

11 запускающих импульсов через элемент задержки 12.

На фиг.2 представлены эпюра а напряжения U ä на выходе генератора запускающих импульсов, эпюра б напряжения U на выходе подмодулятора ОАЭИ зарядного коммутатора, эпюра в напряжения U на выходе генератора поди поджигающих импульсов, эпюра г напряжения Ut на зарядном дросселе, эпюра д найряжения U @ на Формирующем двухполюснике и напряжения Е источника питания, эпюра е тока 3 к протекающего через зарядный коммутатор эпюра ж тока Jt,, протекающего через зарядный дроссель, эпю-. ра з тока 3, протекающего через зарядный диод, и эпюра и напряжения

U на сопротивлении нагрузки.

Импульсный модулятор работает сле дующим образом.

В начальный момент времени напряжение источника питания E = E> (фиг.2д), а остальные напряжения и токи в схеме равны нулю.

В момент времени tg, появления импульса Usa (фиг.2а) на выходе генератора 11 запускающих импульсов подмодулятор 4 формирует импульс

U„ (фиг.2б) включения зарядного коммутирующего элемента 2. Через включенный зарядный коммутирующий элемент от источника питания 1 происходит заряд формирующей линии 9 в . о контуре, образованном индуктивностью зарядного дросселя 6 и суммарной емкостью С„ + Формирующей линии.

При добротности зарядного контура больше единицы заряд носит резонанс35 ный характер, а напряжение U ф (Фиг.2д) и ток 3 (д К ) (фиг.2ж и е) заряда формирующей линии соответственно изменяются по закону

20 О„=Е„(4-ОБ )и Д Е (c ьь л,а.

Во время зарядки формирующей линии в зарядном контуре запасается энергия

25 2 С- 2 дэ

ЗК 1, Лф 2 2

=Е c„C,(k-coo ) (М)

30 л.ф

1 где W — энергия, запасаемая в индуктивности зарядного дросселя;

cn. UА.@

Ы = энергия, запасаемая в

AQ 2 емкости формирующей линии.

В момент t окончания импульса

Uä,,„ длительности ?4 зарядный ком4Q мутирующий элемент 2 выключается.При этом полярность напряжения U2 (фиг.2г) на зарядном дросселе изменяется и скачком возрастает до величины, равной напряжению на емкостях формирующей линии. Формирующая линия продолжает заряжаться под действием энергии W, запасенной в зарядном g?росселе к моменту времени t . Ток заряда J (фиг. 2ж) замыкается чеРез .зарядный диод 5 (фиг. 2з). Когда ток заряда падает до нуля (й ), процесс заряда формирующей линии прекращается, а напряжение на ней достигает уровня Uz@ „ (фиг. 2 д).

55 В момент t4 импульсом 0„„„, (Фиг.2в) с генератора 10 поджигающйх импульсов, задержанным элементом задержки

12 на время t,включается разрядный комьфтирующий элемент 8 и на сощо противлении нагрузки 7 формируется выходной импульс напряжения Он .(Фиг.2и).Величина напряжения U ф„„д„ на формирующий х инии в конце ее заряда оПределяется энергией W>,запасенной в зарядном контуре в момент

771865 выключения зарядного коммутирующего элемента,вследстние чего при обеспечении от импульса к импульсу постоянства этой энергии обеспечивается постоянство напряжения U на формирующей линии импульса напряжения U н на нагрузке модулятора.

Из уравнения (1) следует, что

Иьк = const, если при изменении уровня напряжения Е на выходе источника питания соответственно изменяется

-время t открытого состояния зарядного коммутирующего элемента. Поэтому длительность импульса Оп подмодулятора зарядного коммутирующего элемента (или, что то же самое, длительность включенного состояния зарядного коммутирующего элемента) определяется величиной. выходного напряжения Е источника питания 1 и требуемой величиной уровня напряжения Uä, до которого заряжается формирующая линия 9.

При заданном уровне напряжения

U .y увеличение напряжения источника питания ведет к уменьшению длительности импульса U, а уменьшение наоборот. Датчиком формирования длительности импульсов подмодулятора зарядного коммутирующего элемента в зависимости от уровня напряжения Е источника питания является цепь обратной связи 3.

В качестве иллюстрации на фиг.2 представлен случай, когда напряжение источника питания в момент времени скачком возрастает до величины

Е Е .Поэтому во время следующего цикла заряда формирующей линии, который протекает в интервале длительность импульса на выходе подН t модулятopa С c c a Нл ф Uк 4, И МСЯСC - NlE3KG и н н

Применение при стабилизации амплитуд импульсов на нагрузке модулятора во время цикла заряда формирующей лийии принципа обеспечения постоянства энергии, запасаемой в зарядном контуре, вместо принципа нозврата в источник питания излишков энергии, запасенной в зарядном контуре, выгод но отличает данную схему импульсного модулятора от известных схем. Отсутствие в схеме модулятора ряда элементов — вспомогательного коммутатора с подмодулятором н цепи возврата энергии — позволяет не только упростить ее и повысить КПД модулятора за счет исключения тепловых потерь в укаэанных элементах схемы, Но также повысить надежность работы модулятора и частоту следования запускающих импульсов. Последнее обусловлено исключением ряда элементов, находящихся под высоким напряжением, и уменьшением времени процесса заряда формирующей линии, которое в данной схеме меньше, чем в изнестной, 35 на время длительности процесса, протекающего в цепи возврата энергии.

Формула изобретения

Импульсный модулятор, содержащий источник постоянного напряжения, 2О между положительным выводом которого и общей шиной вкЛючены последовательно соединенные зарядный коммутиру-, ющий элемент, зарядный дроссель .и формирующая линия, между входом которой и общей шиной подключены последовательно соединенные нагрузка и разрядный коммутирующий элемент, управляющий электрод которого соединен с выходом генератора поджигающих импульсов, вход которого через элемент задержки соединен с выходом генератора запускающих импульсов и первым входом подмодулятора, выход которого подключен к управляющему электроду зарядного коммутирующего элемента,и цепь обратной связи,,о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД и упрощения схемы, меж- . ду объединенными выводами зарядного коммутирующего элемента и зарядного

40 дросселя и общей шиной включен диод, цепь обратной связи подключена к выводам источника постояннОго напряжения, а ее выход соединен с вторым входом подмодулятора.

45 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии 9 1089903, кл. HP, опублик. 1965.

2. Патент CBlA Р 3139585, опублик..

1964 (прототип).

I Р

77186%. > 3 Ым

Жи

/ Ф мачк б 6 ю

pcrg Z

Заказб 718/71

ВНИИПИ

Подписное

Тираж 995

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4