Генератор прямоугольных импульсов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ц 703897 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. Н 03 К 3/53 веударстаанныа камнтет СССР во делаю нзебратеннй н атнрытнй(54) ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ Изобретение относится к области импульсной техники в зпектротехнике, в частности к генера-. торам прямоугольных импульсов, преимущест венно. большой мощности с частичным разря.дом емкостного накопителя энергии через клю 5 чевой элемент (тиратрон, тиристор), коммутирующий ток в нагрузку. Генераторы, построен. ные на этом принципе, находят все более широ. кое применение в промышленных и, в особенности, в исследовательских установках (ускорителях заряженных частиц, установках для термоядерных исследований, квантовых генераторах, установках для магнитно-импульсной обработки материалов и т.д.) для йолучениямощных импульсов напряжения и тока с регу. лируемой длительностью импульсов в широких пределах. Известны генераторы прямоугольных импуль сов с частичным разрядом емкостного накопителя энергии через первый ключ и цроссель, в которых выключение первого ключа осуществляется с помощью цепи, содержащей последовательно соединенные второй ключ и кондепса 2тор, включенный между анодом первого клюи и общей шиной 11.Недостатками подобных генераторов являются большая установочная энергия накопителя,большие перенапряжения, возникающие наконденсаторе, и значительные затраты энергиина выключение первого ключа,Наиболее близким техническим решениемк данному изобретению является известныйгенератор прямоугольных импульсов, содержа.щий последовательно соединенные первый ем.костный накопитель, дроссель, первый ключи нагрузку, цепь, включенную между анодомпервого ключа и общей шиной, состоящуюиз последовательно соединенных второго ключа и конденсатора,и зарядные устройства первого емкостного накопителя и конденсатора 12.Формирование импульса в нагрузке генератора начинается с момента включения первогоключа, а прекращение тока в нагрузке осуществляется выключением первого ключа путемподключения к его аноду отрицательно заря.женного конденсатора в момент включениявторого ключа. Указанный генератор обладает703897 3следующими недостатками: болыдэй установочной энергией накопителя, во много раэпревышающей энергию,выделяющуюся в на.грузке сравнительно длинным фронтом импуль.са, определяемым отношением индуктивностидросселя к величине сопротивления нагрузки;большими перенапряжениями, возникающимин кощенсаторе после его перезарядки и1 воздействующими на первый ключ в прямомнаправлении, а на второй ключ - в обратном;,значительными затратами энергии на выключение первого ключа, снижающими КПД генератора,Целью изобретения является улучшение массо.габаритных показателей и повьппения надеж.Мсти генератора" путем уменьшения установоч.ной энергии емкостного накопителя, сокраще ния длительности фронта импульса, сниженияперенапряжений на конденсаторе и повышенияК 1 Ш генератора.Поставленная цель достигается благодарятому, что в генератор, содержащий йоследовательно соединенные первый емкостной накопитель, дроссель, первый ключ и нагрузку, цепь,включенную между анодом первого ключа иобщей шиной, состоящую из последовательносоединенных конденсатора и второго ключа,зарядные устройства первого емкостного накопителя и конденсатора, вве.на цепь, подключен ная параллельно дросселю и состоящая из двухвстречно-параллельно включенных ключей ипоследовательно соединенного с ними второгоемкостного накопителя с зарядным устройством.При этом дроссель выполняет две функции -обеспечивает выключение первого ключа и является индуктивным накопителем энергии, а величина индуктивности его значительно большеиндуктивности дросселя известной схемы генератора (при одинаковых мощностях и временных параметрах импульсов) .На фиг. 1 представлена, схема генераторапрямоугольных импульсов; на фиг. 2 - форма импульса в нагрузке (сплошной линией);Генератор состоит из первого емкостногонакопителя 1 с зарядным устройством 2, второго емкостного накопителя З.с заряднымустройством 4, дросселя 5, ключей 6 и 7,конденсатора 8 с зарядным устройством 9,второго ключа 10, первого ключа 11 и нагрузки 12.В исходном состоянии накопители 1 и 3и конденсатор 8 заряжены каждыи от своегозарядного устройства с указанной полярностью(фиг. 1), После включения ключа 6 начинается колебательный разряд второго емкостногонакопителя 3 через дроссель 5. В моменткогда ток ье в дросселе 5 достигает максг 4мального значениявключается первый ключ 11и на нагрузке 12 появляется напряжение, рав. ное 1 оЯн, где Ян - величина сопротивлениянагрузки. В этот же момент, при условии1 оЯн с Е(Е - начальное напряжение на первомнакопителе 1), прекращается ток через ключ6 и до момента времени т; на его катодеприсутствует положительное, относительно ано.да, напряжение, необходимое для выключения 10 ключа 6. Через промежуток времени, равныйтребуемой длительности импульса (в моментт) включается второй ключ 10 и через негок аноду первого ключа 11 прикладываетсяотрицательный потенциал конденсатора 8, благо даря чему ток через первый ключ 11 прекра.щается и в течение времени разряда конденсатора 8 (через первый накопитель 1 и дроссель5) до нулевой разности потенциалов происходитвосстановление электрической прочности пер вого ключа 11,В дальнейшем на конденсаторе 8 происходитизменение полярности напряжения и его ростдо момента, когда оно сравняется с напряжением на первом накопителе 1. В этот момент 25 вторично включается ключ 6 и энергия издросселя 5 переходит во второй накопитель 3и частично в конденсатор 8. Когда напряжение на втором накопителе 3 достигает максимальной величины, включается ключ 7, и вто.30 рой емкостной накопитель перезаряжается висходное состояние с последующей подпиткойдо требуемого уровня напряжения от зарядного устройства 4. При условии Р/Ян= 0,91 и 1 оЯн = 0,76 (- волновое сопро.35 тивление контура, содержащего накопитель 1и дроссель 5) в нагрузку отдается 47% суммарной энергии первого и второго емкостныхнакопителей 1 и 3 при 5%.ой неравномерностивершины импульса.40 В иэвестйом уетройстве, при 5%-ой неравномерности вершины импульса, запасаемая накопи.телем энергия в 10 раз больше энергии импулься в нагрузке, Ц описанном устройстве .при такой же неравномерности вершины запасаемая 45 накопителем энергия больше энергии импульсав нагрузке лишь в 1,2 раза. Длительность фрон, та импульса, формируемого описанным генератором, определяется временем включения перво.го ключа и паразитной иццуктивностью монта жа; т.е. практически составляет десятые доли" едйнйцы микросекунд, а перенапряжения наконденсаторе, обеспечивающем выключениепервого ключа практически отсутствуют, эасчет рекуперации энергии этого конденсатора55 значительно повышается КПД генератора.Формула изобретенияГенератор прямоугольных импульсов, содер.жащий последовательно соединенныс первыйТираж 1060ИИПИ Государ по делам изо35, Москва, Ж каз 7821/46 дписнСР твенного комитета Сретений и открытий- 35 Раушскаянаб., д 130 атент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Филиал ПП 5 703897 6емкостной накопитель, дроссель, первый ключ денного последовательно с ними второго еми нагрузку, цепь, включенную между анодом костного накопителя с зарядным устройством. первого ключа и общей шиной, состоящую Источники информации,из последовательно соединенных конденсатора принятые во внимание при экспертизе и второго ключа, зарядные устройства первого 5 1 Бутанов П. Д, "Исследование и раэработемкостного накопителя и конденсатора, о тка мощных генераторов прямоугольных им. и и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улуч- пульсов миллисекундной длительности", Дисшения массо. габаритных показателей и повы сертацня. Томск, 1967, с, 19 - 24.щения надежности генератора, параллельно дрос. . 2, Леонтьев Н,. И, и др. Генератор прямо- селю включена цепь, состоящая иэ двух встреч. 10 угольных импульсов с гашением тиратрона", но-параллельно включенных ключей и соеди- Электрическтво", Ие 8, 1969, с, 67 - 71 (прототип) .