Высоковольтный переключатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК А 04 Н 03 К 17/56 ГОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1" -. ц,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУд"ф54) ВЫСОКОВОЛЬТНЬ 1 И ПЕРЕ К 1 ПОЧАТЕЛЬ едназначенственно вредатчиков для импуль- радио- устатак аряженных часповьппение мировании выелькой по- переключаных импульсов положит ности, Высоковольтный 8(56) Авторское сЯф 1127091, кл. Н30.1.84Авторское свВ 1150752, кл. Н15.04, 85. юл, 124й8. 8),видетельство ССС03 К 17/60,идетельство СССР03 К 17/56,(57) Изобретение пр применения преимуще сных модуляторах пе локационных систем, новках для ускорения тиц. Цель изобретения быстродействия при фо1406772 тель содержит М основных источников1,1 - 1.М питания, М идентичныхключевых устройств 2.1-2.М, включающих ключевой элемент 3, две фиксирующие ВС-цепочки 4,5, полевой транзистор 11 и резистор 12. Устройство содержит также нагрузку 13 и источник14 управляющих импульсов, Новым является введение в каждое иэ ключевых Изобретение относится к.импульсной технике и может быть использовано в импульсных модуляторах передатчиков радиолокационных систем(РЛС), а также в установках для ускорения заряженных частиц,Целью изобретения является повышение быстродействия при формировании выходных импульсов. 1 ОНа чертеже изображена принципиальная схема высоковольтного переключателя.Высоковольтный переключатель содержит М основных источников 1,1 - 151,М питания, включенных последовательно и согласно, и М включенныхпоследовательно идентичных ключевыхустройств 2,1,-2.М, каждое из которых содержит ключевой элемент 3, первую 204 и вторую 5 фиксирующие цепи. Перваяцепь 4 содержит резистор 6, зашунтированный диодом 7, вторая цепь 5резистор 8, зашунтированный диодом9, Кроме того, высоковольтный переключатель содержит параллельную ВСцепь 10 и управляющий полевой транзистор 11, Между его затвором и истоком включен резистор 12, При этомк управляющему электроду ключевогоэлемента 3 присоединен катод диода 7в цепи 4, а к стоку транзистора 11подключен анод диода 9 в цепи 5,Имеются также нагрузка 13 и источник14 управляющих импульсов с первойпарой выходных шин 15 и 16Второй35электрод ключевого элемента 3 в каждом предыдущем ключевом устройстве2.М.соединен с затвором управляющего полевого транзистора 1 в последующем ключевом устройстве 2,М, Высоковольтньп переключатель содержит устройств 2,1-2,М,вспомогательногоисточника 18 питания и ограничителя19 амплитуды, а также применение полевых транзисторов 11 в ключевыхэлементах. Переключатель может бытьиспользован, например, в качествеподмодулятора - источника положительных импульсов, поступающих на сеткумодуляторных ламп, 1 ил,также М разделительных конденсаторов17.1 - 17.М, В каждое из ключевых устройств 2,1-2.М введен вспомогательный источник 18 питания и ограничитель 19 амплитуды в составе стабилитронов 20 и 21, включенных встречнои последовательно, Ключевые элементы 3 выполнены на полевых транзисторах, а источник 14 управляющих импульсов снабжен Мдополнительнымипарами выходных шин 22,Ми 23.М.Первые шины 15 и 22,Мкаждой иэпар (основной и дополнительных) подключены непосредственно к первомуэлектроду ключевого элемента 3 (истоку транзистора) и к истоку транзистора 11 в соответствующем ключевом устройстве 2.1-2,М, Вторые шины 16 и23.Мкаждой из указанных пар через соответствующий разделительныйконденсатор 7,1 - 17,М подключены куправляющему электроду того же ключевого элемента, т,е, к затвору транзистора 3. Анод диода 7 в фиксирующей цепи 4 соединен с отрицательнымполюсом источника 18, положительнаяшина которого соединена с катодомдиода 9 в фиксирующей цепи 5, Параллельная ЙС-цепь 10 включена междууправляющим электродом ключевогоэлемента 3 (затвором транзистора) иположительным полюсом соответствую -щего основного источника 1,1 - 1,М. питания, Ограничитель 19 амплитудывключен между первым и управляющимэлектродами соответствующего ключевого элемента 3 (между затвором и истоком транзистора), Нагрузка 13 включена между затвором полевого транзистора 11 в первом ключевом устройстве2,1 и отрицательной шиной первого772 Положительный перепад напряжения, образующий на ограничителе 9 в устройстве 2,М, поступает на затворотранзистора 3 и удерживает его в открытом состоянии после окончания импульса запуска, Лмплитуда перепада при этом ограничивается стабилитроном 21. На нагрузке 13 формируется выходной импульс, имеющий положительную полярность, Одновременная подача импульсов запуска на затворы всех транзисторов 3 обеспечивает их одновременное включение, что способствует уменьшению времени включения всего высоковольтного переключателя, Дополнительное уменьшение времени включения достигается за счет описанного действия положительной обратной связи, При одновременном включении всех транзисторов 3 уменьшается опасность появления коммутационных пере 1406основного источника 1,1 питания, Положительная шина последнего игточни.ка 1,М питания соединена с вторымэлектродом (стоком транзистора) клю 5чевого элемента 3 в последнем ключевом устройстве 2.М,Источник 14 управляющих импульсовможет быть выполнен на основе какоголибо известного схемного решения, Например, в состав источника 14 можетвходить импульсный трансформатор 24с М вторичными обмотками 25.1-25,М,к которым присоединены выходные шины 15,1, 16,1, 22,Ми 23.М, К 15крайним выводам первичной обмотки 26присоединены выходы генератора 2 7 импульсов, а средняя точка обмотки 26соединена с общей шиной, Генератор27 импульсов может быть выполнен на 20основе какого-либо известного схемного решения, например, в виде ждущего мультивибратора,Высоковольтный переключатель работает следующим образом, 25Первоначально включаются источники 18 питания, источники 1,1 - 1,Мобесточены, и управляющие импульсыот источника 14 не поступают, Полевые транзисторы 11 в этих условиях 30открыты, так как в отсутствие управляющих импульсов напряжения на этихзатворах равны нули, Начальный токстока каждого транзистора 1 протекает по цепи: положительный полюсисточника 18 питания - резистор 8канал открытого транзистора 11стабилитрон 21 - стабилитрон 20 - ре.эистор 6 - отрицательная шина источника 18 питания. При этом диоды 7 и 409 заперты, а на стабилитронах 20 и21.в ограничителе 19 образуется стабильное напряжение, приложеннде минусом к затвору транзистора 3, чеми обеспечивается его запирание, Запертое исходное состояние транзисторов 3 сохраняется и после включенияисточников 1.1-1,М, при этом токчерез резисторы 12 и нагрузку 13 отисточника 1,1 - 1,М питания не проте- В 0кает, Напряжение ограничивается стабилитроном 20,При поступлении кратковременногоимпульса запуска положительной полярности от источника 14 по шинам 15,16, 22,М- и 2 Э,Мчерез разделительные конпенсаторы 17, в 7,М назатвор каждого иэ транзисторов 3 ониодновременно отпираются, Через транэисторы 3, резисторы 2 и нагрузку 1 Эначинает протекать ток, На резисторах 12 образуются, отрицательные импульсы, поступающие на затворы транзисторов 11, и последние при этомзапираются. Одновременно начинаетсяпротекание первого тока по цепи: положительная шина источника 1,1 питания-.ВС-цепь 10 в устройстве 2,1 - ограничитель 19 в устройстве 2,1 - резистор 12 в устройстве 2.1 - нагрузка13 - отрицательная шина источника1,1 питания, При этом на ограничителе 19 образуется положительный перепад напряжения, поступающий на затвор транзистора 3 в ключевом устройстве 2,1, Таким путем осуществляется замыкание контура положительнойобратной связи, Ее действие обеспечивает ускоренное включение транзистора3, а также удержание его в открытомсостоянии после окончания импульсазапускаДиоды 7 и 9 при этом запираются.Одновременно с первым током начинается протекание М-го тока по цепи:,положительная шина источника 1,М -ВС-цепь 10 в устройстве 2.М - ограничитель 19 в устройстве 2,М - резистор 12 в устройстве 2,М - канал открытого транзистора Э в устройстве2,1 - резистор 12 в устройстве 2.1нагрузка 13 - отрицательная шина источника 1,1 - отрицательная шина источника 1.М, Диоды 7 и 9 в устройстве 2.М при этом заперты,72 состояние. ния,50 55 5 14067 напряжений (их появление обусловлено неодновременным включением транзисторов) Ускоренное включение транзисторов достигается также благодаря фор 5 сирующему действию КС-цепей О,В момент окончания импульса на затворы транзисторов 3 одновременно поступают отрицательные импульсы сброса по шинам 15, 16, 22,Ми 10 23.Мчерез конденсаторы 17.1 т 17.М от источника 14. Эти импульсы ограничиваются по амплитуде с помощью стабилитронов 20 и обеспечивают одновременное запирание транзисторов 3 в 15 устройствах 2,1-2,М. При этом напряжения на затворах транзисторов 11 об" ращаются в "0" и транзисторы отпираются, Вновь начинается прохождение начальных токов стока через транзис п торы 11 и образование отрицательных перепадов напряжения, которые удерживают транзисторы 3 в устройствах 2.1-2.М в запертом состоянии.Таким образом, элементы высоко вольтного переключателя после импульса сброса возвращаются в исходное Одновременная подача импульсов 30 сброса на затворы всех транзисторов 3 обеспечивает их одновременное выключение, что способствует уменьшению времени выключения всего высоко-. вольтного переключателя. Дополнительное уменьшение указанного времени достигается эа счет использования полевых транзисторов 3, у которых практически нет явлений рассасывания неосновных носителей зарядов, вызы вающих замедление процесса выключеФормула изобретения45 Высоковольтный переключатель, содержащий М основных источников питания, включенных последовательно и согласно, и М включенных последовательно идентичных ключевых устройств, каждое из которых содержит ключевой элемент, первую и вторую фиксирующие цепи, каждая из которых содержит резистор, зашунтированный диодом, параллельную КС-цепь и управляющий полевой транзистор, между затвором и истоком которого включен резистор, при этом к управляющему электроду ключевого элемента присоединенкатод диода в первой фиксирующейцепи, к стоку управляющего полевоготранзистора подключен анод диода второй фиксирующей цепи, нагрузку, первую пару управляющих шин, второйэлектрод ключевого элемента в каждомпредыдущем ключевом устройстве соедин с затвором управляющего полевого транзистора в последующем ключевом устройстве, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениябыстродействия при формировании выходных импульсов, введены М разделительных конденсаторов и Мдополнительных пар управляющих шин, а в каждое из ключевых устройств введенывспомогательный источник питания и ограничитель амплитуды, ключевыеэлементы выполнены на полевых транзисторах, причем первая шина каждойиз пар (основной и дополнительных)подключена к первому электроду ключевого элемента и к истоку управляющегополевого транзистора в соответствующем ключевом устройстве, вторая шинакаждой иэ упомянутых пар через соответствующий разделительный конденсатор подключена к управляющему электроду того же ключевого элемента,анод диода в первой фиксирующей цеписоединен с отрицательной шиной вспомогательного источника питания, положительная шина которого соединена скатодом диода во второй фиксирующей цепи, параллельно КС-цепь включена междууправляющим электродом ключевого элемента и положительной шиной соответствующего основного источника питания, ограничитель .амплитуды - междупервым и управляющим электродами соответствующего ключевого элемента,нагрузка включена между затворамиуправляющего полевого транзисторав первом ключевом устройстве и отрицательной шиной первого основногоисточника питания, а положительнаяшина М-го основного источника питания соединена с вторым электродомключевого элемента в М-м ключевомустройстве.