Устройство питания электронно-лучевой нагрузки

Союз Советских СоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) ПриоритетОпубликовано 150881 Бюллетень Мо 30Дата опубликования описания 15. 08. 81 Н 01 Е 19/08 Н 01 Г 27/34 Государственный комитет СССР оо дедам изобретений и открытий15 Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике трансформаторного Формирования высоковольтных импульсов, и предназначено для питания электронно-лучевых пушек и ускорительных трубок,Известно устройство для Формирования импульсного высокого напряжения с использованием трансформатора Тесла (или трансформатора не связанных С-контуров), содержащее первичный контур, состояший из управляемого разрядника, конденсатора и первичной обмотки повышающего трансформатора без сердечника, и вторичный контур, состоящий из параллельно включенных управляемой нагрузки, конденсатора и вторичной обмотки тесловского трансформатора, В конденсаторе первичного контура 20 производят накопление энергии (с помощью включения зарядного источника).При достижении на конденсаторе заданного значения напряжения подают импульс запуска коммутатора (напри мер, разрядника) первичного контура, .в результате чего в индуктивно связанной системе двух контуров возникают двухчастотные колебания напряжения. Нри достижении максимального 30 значения напряжения на нагрузке (электронной ускорительной трубке) формируется импульс тока длительностью ь;, (С л, где ь 4 - длительность полуволны импульса напряжения (1).Недостатком этого устройства является синусоидальная форма Формируемого импульса напряжения, поэтому при питании электронно-лучевой нагрузки необходимо использовать ускорительную трубку с управляющей сеткой для формирования прямоугольного импульса тока длительностью ь . Кроме того, энергия обратных полуволн напряжения бесполезно рассеивается в контурах системы, снижая ее КПД и надежность.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство питания электронно-лучевой нагрузки с помощью импульсного трансформатора (ИТ), В данном устройстве заряжают емкостной накопитель энергии (формирующую линию). После достижения заданного значения напряжения подают сигнал на запуск коммутатора и разряжают накопитель через первичную обмотку трансформатора с замкнутым Ферромагнитным сердечником. В результате перемагничивания сердеч 855750ника ИТ Формируют прямоугольный импульс напряжения на нагрузке, подключенной ко вторичной обмотке. В качестве коммутатора применяют управляемый разрядник или водородный тиратрон, ИТ собирают на кольцевом или О-образном сердечнике 2,(.Недостаток известного устройства заключается в необходимости согласования волнового сопротивления формирующей линии и нагрузки при заданной длительности импульса. Это ограничивает функциональные возможности устройства питания при изменении сопротивления нагрузки и длительности импульса, поскольку утрачиваются Формирующие свойства системы и получение прямоугольных импульсов становится невозможным. ИТ всегда рассчитывается на фиксированную длительность импульса, для которой выбирается допустимое приращение индукции в сердечнике ИТ и сечение железа.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем формирования прямоугольных импульсов напряжения на эысокоомной нагрузкеи повышения эффективнОсти.Постаэленная цель достигается тем, .что устройство питания электроннолучевой нагрузки, содержащее импульсный трансформатор с тороидальным сердечником, несущим первичную и вторичную обмотки, к первичной обмотке подключены вентильный коммутатор и емкостный накопитель, снабжено управляемыми ключевым элементом иформирователем импульсов с блокомзадержки, при этом ключевой элемент включен параллельно вторичной об мотке, а, формирователь импульсовподключен между управляющими входами вентильного коммутатора и ключевого элемента.На Фиг. 1 показана принципиальная схема устройства; на Фиг.2временные диаграммы работы устройства.Устройство содержит вентильныйуправляемый коммутатор 1 первичногоконтура, емкостной накопитель 2,первичную обмотку 3 трансформатора,тороидальный ферромагнитный сердечник 4. Вторичная обмотка 5 подключена к электронно-лучевой нагрузке 6,и зашунтирована управляемым ключевым элементом 7, управляющий электродкоторого соединен с блоком 8 запускаи задержки,Устройство работает следующим об"разом.оЕмкостной накопитель 2 заряжается от внешнего источника, при этомконтур зарядного тока замыкаетсячерез первичную обмотку 3 ИТ, а удержание заряда на обкладках конденсатора осуществляется вентильным коммутатором 1. В момент достижениямаксимального напряжения на накопи ЖРасчетное сечение сердечника идлительность импульса на нагрузкеопределяются соотношением 5 Ь 8 Ил й Ц 430 где 5ЬВ 1 33 сечение железа;приращение индукции;условная фиктивная величина первичного напряженияО=О,и - коэффициент запаса посечению железа, характеризующий структуру магнитного поля трансформатора,Величина коэффициента и определяется отношением 40-н ь с ф где Сн - длительность импульса первичного разрядного тока;- длительность импульса инЬдукции.у Плоская часть импульса Формируется в интервале преобразования разрядного тока. После срабатыванияуправляемого ключевого элемента,шунтирующего нагрузку, происходит скачкообразное изменение характера энергетического процесса и магнитнойпроницаемости сердечника, и начинается цикл рекуперации энергии вемкостном накопителе. При этом, частьэнергии остается в емкостном нако пителе и используется в следующемцикле.Таким образом, Формированиезаднего фронта импульса. совпадаетс процессом рекуперации энергии в 65 емкости первичного контура,теле 2 срабатывает коммутатор 1, ипроисходит преобразование и передачаэнергии емкостного накопителя 2 вконтур нагрузки б. При этом сердечник4 частично насыщается, а разрядныйток первичного контура трансформируется в напряжение на нагрузке б,т.е. выполняется соотношение сопротивлений нагрузки Н и первичногоконтура Й, определенное Й 77 ВОптимальным является выполнение10 тороидального сердечника 4 из ленточного пермаллоя, первичной обмотки в виде плоской рамки, а вторичной - тороидальной. При этомвеличина взаимной индуктивностиконтуров при формировании Фронтовпорядка Ф - 0,1 мкс зависит отиндукции В, напряженности поля Н иих первых производных по времени.Формирование импульса высокого наЗ пряжения на нагрузке б происходит вусловиях, когда потокосцеплениеопределяется нагрузочным током, адлительность импульса В(с) соответствует лишь Фронту первичногоимпульса Н(й),855750 енто,Проектная, 4 иал ППП "П жгород. ул формула изобретения3 Устройство питания электронно-лучевой нагрузки, содержащее импульсный трансформатор с тороидальным сердечником, чесущим первичную и вторичную обмотки, к первичной обмот,ке подключены вентильный коммутатор и емкостной накопитель, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования прямоуголь О ных импульсов и повышения эффективности за счет рекуперации энергии, устройство снабжено управляемым ключевым элементом и формирователем импульсов с блоком задержки, при этомключевой элемент включен параллельно вторичной обмотке, а формирователь импульсов подключен между управляющими входами вентильного коммутатора и ключевого элемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Месяц Г.А, и др. формированиенаносекундных импульсов высокогонапряжения, "Энергия", 1970, с. 27.2 с Вдовин С.С. Проектированиеимпульсных трансформаторов. М.,ВНИИПИ Заказ 6924/73Тираж 784 ПодписноеФ