SU841106A2

SU841106A2 - Импульсный модул тор

Info

Publication number: SU841106A2
Application number: SU792719293A
Authority: SU
Inventors: Герман Леонидович Розанов; Николай Петрович Силкин
Original assignee: Предприятие П/Я А-7734
Priority date: 1979-02-01
Filing date: 1979-02-01
Publication date: 1981-06-23

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в импульсных передающих устройствах как источник питания СВЧ-генераторов. ,

Известен импульсный модулятор, ^э содержащий последовательно соединенные выпрямитель, зарядные дроссель и диод, накопитель энергии, импульсный трансформатор, вторичная.обмотка которого шунтирована нагрузкой; а управляемый с выхода генератора тактовых импульсов разрядный коммутирующий элемент включен между входом накопителя энергии и общей шиной модулятора и шунтирован резистивиям 15 делителем напряжения, средний вывод которого соединен с одним из входов устройства сравнения, другой вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, цепь из после- 20 довательно соединенных резистора и дополнительного коммутирующего элемента , управляющий электрод которого соединен с выходом устройства сравнения (1]. ²⁵

Недостаток известного импульсного модулятора заключается в низкой надежности из-за перенапряжений в цепи питания. 30

По основному авт.св. № 601815 известен также импульсный модулятор? содержащий последовательно соединенные выпрямитель, зарядные дроссель и диод, накопитель энергии, импульс-1 ный трансформатор, вторичная обмотка которого шунтирована нагрузкой, а управляемый с выхода генератора тактовых импульсов разрядный коммутирующий элемент включен между входом накопителя энергии и общей шиной модулятора и шунтирован резистивным делителем напряжения, средний вывод которого соединен с одним из входов устройства сравнения, другой вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, цепь из последовательно соединенных резистора и дополнительного коммутирующего элемента , управляющий электрод которого соединен с выходом устройства сравнения, анод - с. анодом зарядного диода, а один из выводов резистора с выходсм накопителя энергии [2].

Недостатком этого импульсного модулятора является низкая надежность из-за повторяющихся высоковольтных пробоев в накопителе энергии.

Цель изобретения - повышение надежности путем исключения повторяю3

341106 щихся высоковольтных пробоев в нако< . пителе энергии.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсный модулятор по авт. са. № 601815 введены два элемента запрета, первые входы которых соединены с шиной тактовых импульсов, второй вход первого элемента ; запрета подключен к выходу резистивного делителя, а выход соединен с выходом элемента сравнения, шиной отключения модулятора и вторым вхо' дом второго элемента запрета, выход которого соединен со входом усилителя тактовых импульсов.

При пробое в накопителе энергии первый элемент запрета выдает сигнал 15 на включение дополнительного шунтирующего элемента и отключение модулятора, а второй элемент запрета прекращает поступление тактовых импульсов на разрядный коммутирующий эле- J0 мент.

На фиг. 1 изображена схема импульсного модулятора·, на фиг. 2 - эпюры напряжения в различных точках схемы, (а - последовательность тактовых импульсов? б - форма напряжения на накопителе энергии в известном импульсном модуляторе; в - форма напряжения на накопителе энергии в 'заявленном импульсном модуляторе; г - сигнай отключения модулятора). 30

Импульсный модулятор содержит последовательно соединенные выпрямитель 1, зарядные дроссель 2 и диод 3, накопитель 4 энергии, импульсный ^5 трансформатор 5 с первичной 6 и вторичной 7 обмотками, последняя из которых шунтирована нагрузкой 8, разрядный коммутирующий элемент 9, включенный между входом накопителя 4 энергии и общей шиной модулятора и шунти-40 рованный резистивным делителем на резисторах 10 и 11, выход которого соединен с одним из входов элемента 12 сравнения источника опорного напряжения, цепь из последовательно сое- 45 диненных резистора 13 и дополнительного коммутирующего элемента 14, управляющий электрод которого соединен с выходом элемента 12 сравнения. Анод дополнительного коммути- jq рующего элемента 14 соединен с ано- ⁹дом зарядного диода 3, а один из выводов резистора 13 - с выходом накопителя 4 энергии. Тактовый импульс усиливается усилителем 15.

Первые входы элементов 16 и 17 запре- ³та соединены с шиной тактовых импульсов 18, другой вход соединен с шиной 19 источника опорного напряжения элемента 12 сравнения, второй вход элемента 16 запрета подключен к выходу 60 резистивного делителя, а его выход соединен с выходом элемента сравнения, шиной отключения модулятора 20 и вторым входом второго элемента запрета, выход которого соединен 65 со входом усилителя тактовых импульсов .

Импульсный модулятор работает следующим образом.

При нормальной работе (отсутствие пробоев в накопителе 4 энергии) на выходе первого элемента 16 запрета, сигнал отсутствует, так как тактовые импульсы поступают на это устройство раньше, чем отрицательные Импульсы со средней точки резистивного делителя на резисторах 10 и 11 в моменты времени 0, ц(фиг. 2в) и запрещают формирование выходного сигнала.

Тактовые импульсы проходят через второй элемент 17 запрета на усилитель 15 тактовых импульсов и включают в требуемые моменты времени разрядный элемент 9. В дальнейшем процессы разряда и заряда, накопителя энергии повторяются.

Пусть в момент времени t₂ произошел пробой,, например, в одном из конденсаторов накопителя энергии.Отрицательный импульс с резистивного делителя на резисторах 10 и 11 приводит к формированию приходящего раньше очередного тактового импульса выходного сигнала элемента 16 запрета. Этот сигнал поступает на вход шины устройства отключения модулятора 20 и включает дополнительный коммутирующий элемент 14, вследствие чего накопитель энергии не может зарядиться выше напряжения выпрямителя 1. Одновременно выходной сигнал элемента 16 запрета запрещает прохождение тактовых импульсов через элемент 17 запрета и делает невозможным включение разрядного коммутирующего элемента 9 в моменты времени t₃, t₅, t₇ . Это необходимо для того, чтобы исключить разряд накопителя энергии и,следовательно, появление напряжения отрицательной полярности в моменты времени t₃, t₅t_?, так как это напряжение закроет дополнительный коммутирующий элемент 14, и начнется рбчный заряд накопителя энергии до следующего пробоя в момент времени Лд (t ¢).

Таким образом, при высоковольтном пробое в накопителе 4 энергии напряжение на нем ограничивается величиной напряжения источника питания, которое примерно вдвое меньше рабочих значений напряжений накопителя энергии и не вызывает повторяющихся пробоев его элементов, при этом модулятор отключается.

В известном устройстве после пробоя в момент времени tg начинается обычный заряд накопителя энергии (фиг. 26).

В момент времени t j накопитель энергии разряжается и начинает вновь заряжаться до очередного пробоя в · момент времени ц.

Далее процессы повторяются. Вследствие того, что не появляются условия для срабатывания защиты, это может продолжаться бесконечно долго. Так как при этом перенапряжения не возникают, защита от перенапряжений не сработает. Токовая защита не сработает, потому что потребление тока не превышает установленного уровня защиты.

Повторяющиеся пробои происходят в произвольные моменты времени, вследствие чего напряжение на накопителе 4 энергии в моменты времени ц, tj, t₇, имеет небольшую величину, а на-, пряжение обратной полярности недостаточно для закрывания разрядного коммутирующего элемента 9, при этом весь ток выпрямителя 1 идет через открытые зарядный диод 3 и разрядный коммутирующий элемент 9,.в результате чего они выходят из строя.

Следует учитывать, что в высоковольт- од ных модуляторах зарядный диод 3 и разрядный коммутирующий элемент. 9 состоят из нескольких десятков последовательно включенных диодов и тиристоров, что отказ (пробой) одного из элементов накопителя энергии при водит к выходу из строя других элементов модулятора, а также несоответствию его параметров заданные требованиям.

to

Таким образом, предлагаемое техническое. решение исключает возможность выхода из строя других элементов модулятора при пробоях в , накопителе энергии, следовательно, имеет более высокую надежность.

Claims

Изобретение относитс к радиотехнике и может быть использовано в импульсных передающих устройствах как источник питани СВЧ-генераторов. Известен импульсный модул тор, содержащий последовательно соединенные выпр митель, зар дные дроссель и диод, накопитель энергии, импульсный трансформатор, вторична .обмотка которого шунтирована нагрузкой, а управл емый с выхода генератора тактовых импульсов разр дный коммутирую щий элемент включен между входом накопител энергии и общей шиной модул тора и шунтирован резистившам делителем напр жени , средний вывод которого соединен с одним из входов устройства сравнени , другой вход которого соединен с выходом источник опорного напр жени , цепь из последовательно соединенных резистора и д полнительного коммутирующего элемента , управл ющий электрод которого соединен с выходом устройства сравнени l. Недостаток известного импульсного модул тора заключаетс в низкой надежности из-за перенапр жений в цепи питани . По основному авт.св. № 601815 изйестен также импульсный модул торр содержащий последовательно соединенные выпр митель, зар дные дроссель и диод, накопитель энергии, импульс-f ный трансформатор, вторична обмотка которого шунтирована нагрузкой, а управл емый с выхода генератора тактовых импульсов разр дный коммутирующий элемент включен между входом накопител энергии и общей шиной модул тора и шунтирован реэистивньо делителем напр жени , средний вывод которого соеди-нен с одним из входов устройства сравнени , другой вход которого соединен с выходом источника опорного напр жени , цепь йэ последовательно соединенных резистора и дополнительного коммутирующего элемента , управл юцщй электрод которого соединен с выходом устройства сравнени , анод - с.анодом зар дного диода, а один из выводов резистора с выходе накопител энергии - i2,j. Недостатке этого импульсного модул тора вл етс низка надежность из-за повтор ющихс высоковольтных пробоев в накопителе энергии. Цель изобретени - повшаение Надежности путем исключени повтор ю1цихс высоковольтных пробоев в накопителе энергии. Поставленна цель достигаетс тем, что в импульсный модул тор по авт. св. № 601815 введены два элемента запрета, первые входы которых соединены с шиной тактовых импуль ,сов, второй вход первого элемента запрета подключен к выходу резйстизного делител , а выход соединен с вшсодом элемента сравнени , шиной отключени модул тора и вторым входом второго элемента запрета, выход которого соединен со входом усилител Тактовых импульсов. При пробое в накопителе энергии первый элемент запрета выдает сигнал на включение дополнительного шунтирующего элемента и отключение модул тора, а второй элемент запрета прекращает поступление тактовых импульсов на разр дный коммутирующий элемент . На фиг. 1 изображена схема импул ного модул тора , на фиг. 2 - эпюры напр жени в различных точках схены (а - последовательность тактовых импульсов; 6 - форма напр жени йа накопителе энергии в известном импульсном модул торе; в - форма напр жени на накопителе энергии в за вленном импульсном модул торе; г - сигнал отключени модул тора). Импульсный модул тор содержит последовательно соединенные выпр ми тель 1, зар дные дроссель 2 и диод накопитель 4 энергии, импульсный трансфррматор 5 с первичной б и вто ричной 7 обмотками, последн из ко торых шунтирована нагрузкой 8, разр ный коммутирующий элемент 9, включе ный между входом накопител 4 энергии и общей шиной модул тора и шунт рованный резистивным делителем на резисторах 10 и 11, выход которого соединен с одним из входов элемента 12 сравнени источника опорного нап жени , цепь из последовательно соединенных резистора 13 и дополнитель ного ко1Ф«утирующего элемента 14, управл кщий электрод которого соединен с выходом элемента 12 сравнени . Анод дополнительного коммутирукнцего элемента 14 соединен с анодом зар дного диода 3, а один из выводов резистора 13 - с выходом накопител 4 энергии. Тактовый импульс усиливаетс усилителем 15. Первые входы элементов 16 и 17 запр та соединены с шиной тактовых импул сов 16, другой вход соединен с шино 19 источника опорного напр жени эл мента 12 сравнени , второй вход эле мента 16 запрета подключен к выходу реэистивного делител , а его выход соединён с выходом элемента сравнени , шиной отключени модул тора 20 и вторым входом второго элемента 17 запрета, выход которого соединен со входом усилител тактовых импульсов . Импульсный модул тор работает следующим образом. При нормальной работе (отсутствие пробоев в накопителе 4 энергии) на выходе первого элемента 16 запрета, сигнал отсутствует, так как тактовые импульсы поступают на это устройство раньше, чем отрицательные импульсы со средней точки реэистивного делите на резисторах 10 и 11 в моменты времени О, t; (фиг. 2в) и запрещают формирование выходного сигнала. Тактовые импульсы проход т через второй элемент 17 запрета на усилитель 15 тактовых импульсов и включают в требуемые моменты времени разр дный элемент 9. В дальнейшем процессы разр да и зар да, накопител энергии повтор ютс . Пусть в момент времени tg произошел пробой,, например, в одном из конденсаторов накопител энергии.Отрицательный импульс с резистивного делител на резисторах 10 и 11 приводит к формированию приход щего раньше очередного тактового импульса выходного сигнала элемента 16 запрета. Этот сигнал поступает на вход шины устройства отключени модул тора 20 и включает дополнительный коммутирующий элемент 14, вследствие чего накопитель энергии не может зар дитьс ввлше напр жени выпр мител 1. Одновременно выходной сигнгш элемента 16 запрета запрещает прохождение тактовых импульсов через элемент 17 запрета и делает невозможным включение разр дного коммутирующего элемента 9 в моменты времени t, tj, t . Это необходимо дл того, чтобы исключить разр д накопител энергии и,следовательно , по вление напр жени отрицательной пол рности в моменты времени t, t tj, так как это напр жение закроет дополнительный кo yтиpyющий элемент 14, и начнетс вчный зар д накопител энергии до следукицего пробо в момент времени t4 (t g). Таким образом, при высоковольтном пробое в накопителе 4 энергии напр жение на нем ограничиваетс величиной напр жени источника питани , которое примерно вдвое меньше рабочих значений напр жений накопител энергии и не вызывает повтор ющихс пробоев его элементов, при этом модул тор отключаетс . В известном устройстве после пробо в момент времени tg начинаетс обычный зар д накопител энергии (фиг. 26). В времени t накопитель энергии разр жаетс и начинает вновь зар жатьс до очередного пробо в момент: времени t4 Далее процессы повтор ютс . Вследствие того, что не по вл ютс услови дл срабатывани защиты, это может продолжатьс бесконечно долго. Так как при этом перенапр жени не возн кают, защита от перенапр жений не сработает. Токова защита не сработает , потому что потребление тока н превышает установленного уровн . Повтор ющиес пробои происход т в произвольные моменты времени, всле ствие чего напр жение на накопителе 4 энергии в моменты времени t t, имеет небольшую величину,а напр жение обратной пол рности недоста точно дл закрывани разр дного коммутирующего элемента 9, при этом весь ток выпр мител 1 идет через от крытые зар дный диод 3 и разр дный коммутирующий элемент 9,.в результате чего они выход т из стро . Следует учитывать,что в высоковоль ных модул торах зар дный диод 3 и разр дный коммутирующий элемент. 9 состо т из нескольких дес тков после довательно включенных диодов и тиристоров , что отказ (пробой) одного из элементов накопител энергии приводит к выходу из стро других элеме тов модул тора, а также несоответствию его параметров заданньш требовани м . Э 5 Таким образом, предлагаемое техническое решение исключает воэможность выхода из стро других элементов модул тора при пробо х в , накопителе энергии, следовательно, имеет более высокую иащежность. Формула изобретени Импульсный модул тор по авт.св. 601815, отличающийс тем, что, с целью повьшени надеж- : ности исключени повтор пцихс высоковольтных пробоев в накопителе энергии, в него введены два элемента запрета, первые входы соединены с пшной тактовых импульсов j, второй вход первого элемента запрета подключен к выходу резистив ого делител , а выход соединен с выходом элемента сравнени , шиной отключени модул тора и вторым входом второго элетиента запрета, выход которого соединен со входом усилител тактовых импульсов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Англии 1089797, кл. Н 3 Р, 1975.
2.Авторское свидетельство СССР №601815, кл. Н 03 К 7/02, опублик. 05.04.78 (прототип).

13 Фиг. I