Импульсный модулятор
Иллюстрации
Реферат
(72) Авторы изобретения
В. С. Уманский и Э. А. Рудьман (7l j Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР
Изобретение относится к области импульсной техники и может быль использовано в импуль сных передатчиках СВЧ-сигналов„в радиолокации, радионавигации и телеметрических системах.
Известны импульснйе модуляторы, содержащие элементы стабилизации амплитуды выиЩных импульсов, возврата избыточной энергии накопители энергии в источник йитания и э»щиты разрядных ключевых элементов от ложных срабатываний в процессе заряда накопителя энергии (13.
16
Недостатком этих модуляторов явяяется их низкая надежность, обусловленная возможностью включения разрядного коммутирующего элемента в процессе заряда накопителя энергии.
Наиболее близким по технической сущности является линейный модулятор, содержащий источник питания зарядный дроссель с основной и дополнительной обмотками, накопитель энергии, зарядный, разрядный и дополнительные ключевые элементы, генератор запускающих импульсов, датчик тока перегрузки, резистивный делитель напряжения, нагрузку и пороговый элемент (2).
Недостатком этого модулятора также является низкая надежность.
Цель изобретения — повышение надежности модулятора.
Для этого в известный модулятор, содержа- . щий источник питания с положительным нолюсом которого вход накопителя энергии соединен через последовательно соединенные основную обмотку зарядного дросселя и зарядный ключевой элемент, а дополнительная обмотка зарядного дросселя соединена через диод, нагрузку, включенную между выходом накопителя энергии и общей шиной модулятора, разрядный ключевой элемент, включенный между входом накопителя энергии, и общей шиной модулятора, между которой и управляющим электродом разрядного ключевого элемента включен первый дополнительный ключевой элемент, управляемый с выхода генератора запускающих импульсов, резистивный делитель напряжения, шунтируюший разрядный ключевой элемент, и выходом соединенный со входом первого по- рогового элемента, второй дополнительный ключевой элемент, один из электродов которого
4626
10
55
3 71 соединен с управляющим электродом зарядного ключевого элемента, а другой — с общей шийой модулятора, датчик тока йерегрузки, включенный между общей шиной модулятора и отрицательным полюсом источнйка питания, введены второй пороговый элемент, элемент совпадения и элемент задержки, причем выход первого порогового элемента соединен с первым входом элемента совпадения, второй вход кото вого соединен с выходом датчика тока перегрузки, а выход — с одним из входов второго порогового элемента, другой вход которого через элемент задержки соединен с управляющим электродом разрядного ключевого элемента, а первый и второй выходы соединены с управляющими электродами первого и второго дополнительных ключевых элементов соответ ственно.
На чертеже представлена функциональнаи электрическая схема модулятора.
Он содержит источник питания 1, зарядный дроссель 2 с основной обмоткой 3 и дополнительной обмоткой 4, зарядный ключевой элемент 5, накопитель энергии 6, нагрузку 7, разрядный ключевой элемент 8, генератор запускающих импульсов 9, дополнительные ключевые элементы 10, 11, резистивный делитель напряжения 12, содержащий резисторы 13, 14 датчик тока перегрузки 15, пороговые элементы 16, 17, элемент совпадения 18, элемент задержки 19, резисторы 20, 21, диод 22.
Модулятор работает следу1ощим образом.
В момент включения истопяка питания 1 зарядное напряжение на накопителе 6 и аноде разрядного ключевого элемента 8 равно нулю, При подаче первого импульса запуска 0;, ключевой элемент 8 не срабатывает, так как
Uä = О. Пороговый элемент 17 находится в состоянии Я.= 0 и 9 1, Напряжение на базе кл1очевого элемента 11 положительно, и он открыт, а зарядный клняевой элемент 5 соответственно заперт, так как напряжение на его управляющем электроде близко к нулю (относительно общей шины). Напряжение на управляющем электроде дополнительного ключевого элемента 10 близко к нулю (+ =0) и он находится в разомкнутом состоянии.
Импульс U, пройдя через элемент задержки 19, поступает на вход порогового элемента
17 и переводит его в состояние О.= 1 и GI, =
= О. Напряжение на базе ключевого элемента спадает почти до нуля, и он запирается, а зарядный ключевой элемент 5 открывается. При этом через него, обмотку 3 и нагрузку 7 про- исходит резонансный заряд накопителя 6. При этом предполагается, что сопротивление нагрузки 7 для зарядного тока мало (зто имеет место; например, при использовании в ней импульс ного трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с накопителем
6). Напряжение на управляющем электроде дополнительно ключевого элемента 10 становится положительным (С = 1), и он замыкается, что препятствует поступлению импульсов запуска на управляющий электрод разрядного ключевого элемента 8 в течение всего времени заряда накопителя 6, выход генератора 9 при этом через регистор 20 закорочен на общую шину, Время задержки выбирается исходя из того, 1тобы обеспечить полное восстановление вентильных свойств разрядного ключевого элемента 8 в послеразрядный период, это время должно быть большим, чем время его выключения.
Тем самым исключается возможность повторных самопроизвольных включений этого ключевого элемента, так как в течение всего времени задержки зарядное напряжение разрядного ключевого элемента 8 равно нулю, а скорость
его изменения dUä/d1:=О.
Как только зарядное напряжение Ол на накопителе 6 достигнет заданного уровня (при котором напряжение на выходе реэистивного делителя напряжения 12 превысит пороговое напряжение порогового элемента 16), последний вырабатывает импульс, поступающий через элемент совпадения на вход порогового элемента 17 и переводящий его в исходное состояние Q =0 и Q = 1. При этом ключевой элемент 11 отпирается, а зарядный ключевой элемент 5 запирается, заряд накопители 6 прекращается, зарядное напряжение на нем стабилизируется на заданном уровне.
Дополнительный ключевой элемент 10 после окончания заряда накопителя б переходит в разомкнутое состояние, и импульсы запуска с периодом следования Т через резистор 20 с этого момента могут поступать на управляющий электрод разрядного ключевого элемента 8.
Таким образом, в течение всей длительности зарядного цикла предотвращается возможность
его ложных срабатываний.
В момент запирания зарядного ключевого элемента 5 и размыкания цепи заряда накопите ля б ток в обмотке 3 дросселя 2 не равен ну- лю, зто вызывает появление ЭДС самоиндукции на обмотках 3 и 4. При соответствующем выЮ боре коэффициента трансформации этих обмоток ЭДС на обмотке 4 превысит напряжениеЕ„источника питания 1. Диод 22 под действием этой ЭДС отпирается. В результате энергия, накопленная в дросселе 2 к моменту запира ния зарядного ключевого элемента 5, передается в источник питания 1.
При поступлении импульсов запуска от генератора 9 на управляющий электрод разрядного ключевого элемента к нагрузке 7 прикладывается импульс отрицательной полярности со ста-. бильной амплитудой, однозначно определяемой
5 7 величиной сопротивления нагрузки (поскольку зарядное напряжение стабильно) .
После окончания зарядного импульса ключевой элемент оказывается открытым, так как напряжение на его базе Q = 1. Зарядный ключевой элемент 5 заперт, ключевой элемент 1Î разомкнут.
При возникновении пробоев во время заряда накопителя 6 ток, потребляемый от источника питания 1, возрастает по сравнению с номинальным. Это вызывает появление на выходе датчика 15 тока перегрузки положительного напряжения. Оно поступает через элемент совпадения 18 на вход порогового элемента 47 и переводит его в состояние Q = l u Q = О. В результате происходит практически мгновенное запирание ключевого элемента 5 и прекращение заряда накопителя 6, После прекращения пе1эегрузки модулятор автоматически входит в нормальный режим работы, юскольку напряжение на входе порогового элемента 17 обращается в нуль.
Формула изобретения
Импульсный модулятор, содержащий источник питания, с положительным полюсом которого вход накопителя энергии соединен через последовательно соединенные основную обмотку;зарядного дросселя и зарядный ключеяой элемент, а дополнительная обмотка зарядного дросселя соединена через диод, нагрузку, включенную между выходом накопителя энергии и общей шиной модулятора, разрядный ключевой элемент, включенный между входом накопителя энеугни и общей шиной модулятора, меж14626 6 э ду которой и управляющим электродом разрядного ключевого элемента включен первый дополнительный ключевой элемент, управляемый с выхода генератора запускающих импульсов, резистивный делитель напряжения, шунтнрующий разрядный ключевой элемент н выходом соединенный со входом первого порогового элемента, второй дополнительный ключевой элемент, один из электродов которого соеди î нен с управляющим электродом зарядного ключевого элемента, а другой — с общей шиной модулятора, датчик тока перегрузки, включенный между общей шиной модулятора и отрицательным полюсом источника питания, о тл и15 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем улучшения условий восстановления вентильной прочности разрядного ключевого элемента в. послеразрядный период нли после пробоев нагрузки в зарядный период, в него введены второй пороговый элемент, Ю элемент совпадения, элемент задержки, причем выход первого порогового элемента соединен с первым входом элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом датчика тока перегрузки, а выход — с одним из входов второго порогового элемента, другой вход которого через элемент задержки соединен с управляющим электродом разрядного ключевого элемента, а первый и второй выЗО ходы соединены с управляющими электродами первого и второго дополнительных ключевых элементов соответственно.
Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе
35 1. Патент США У 3207994, кл. 328 — 67, 1965.
2. Патент США И 3127573, кл. 331 — 87, 1964 (прототип) .
714626
Составитель В. Евпаков
Редактор Л. Гельфман Техред 3. Фанта Корректор Ю. Макаренко
Заказ 9312/59 Тираж 995 Подписное
ЦНИИПИ ocygарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4