Импульсный модулятор

(54) ИМПУ МОДУЛ Изобретение относится к области импульснойтехники и может быль использовано в импульсных передатчиках СВЧ.сигналовв радиолокации, радионавигации и телеметрических системах.Известны импульснйе модуляторы, содерЖа.щие элементы стабилизации амплитуды выиЩ.ных импульсов, возврата избыточной энергиинакопители энергии в источник йитзния и мщиты разрядных ключевых элементов от лож.. иых срабатываний в процессе заряда накопителяэнергии Г 1,16Недостатком этих модуляторов явяяется ихнизкая надежность, обусловленная возможностьювключения разрядного коммутирузицего эле.мента в процессе заряда накопителя энергии.Наиболее близким по технической сущностиявляется линейный модулятор, содержащий источник питания зарядный дроссель с основнойи дополнительной обмотками, накопитель энер.гии, зарядный, разрядный и дополнительныеключевые элементы, генератор запускающих импульсов, датчик тока перегрузки, резистивныйделитель напряжения, нагрузку и пороговыйэлемент 2,Недостатком этого модулятора также является низкая надежность.Цель изобретения - повышение надежности модулятора.Для этого в известный модулятор, содержа щий источник питания с полозательным нолю. сом которого вход накопителя энергии соеди. нен через последовательно соединенные основную обмотку зарядного дросселя и зарядный ключевой элемент, а дополвгтельная обмотка зарядного дросселя соединена через диод, на. грузку, включенную между выходом накопи. теля энергии и общей шиной модулятора, разрядный ключевой элемент, включенный между входом накопителя энергии, и общей шиной модулятора, между которой и управляющим злек. тродом разрядного ключевого элемента включен первый дополнительный ключевой элемент, управляемый с выхода генератора запускающих импульсов, резистивный делитель напряжения, щунтирующий разрядный ключевой элемент, и выходом соединенный со входом первого по-рогового элемента, второй дополнительный клю. чевой элемент, один из электродов которогосоединен с управляющим электродом зарядного ключевого элемента, а другой - с общей ши.йой модулятора, датчик тока йерегрузки, включенный между общей шиной модулятора и отрицательным полюсом источнйка питания, вве.дены второй пороговый элемент, элемент совпадения и 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 второ.го порогового элемента, другой вход которого через элемент задержки соединен с управляющим электродом разрядного ключевого элемента, а первый и второй выходы соединены с уп.равляющими электродами первого и второго дополнительных ключевых элементов соответ ственно;На чертеже представлена функциональнаяэлектрическая схема модулятора.Он содержит источник питания 1, зарядныйдроссель 2 с основной обмоткой 3 и дополнительной обмоткой 4, зарядный ключевой элемент 5, накопитель энергии б, нагрузку 7, разрядный ключевой элемент 8, генератор запускающих импульсов 9, дополнительные клю.чевые элементы 10, 11, резистивный делитель напряжения 12, содержащий резисторы 13, 14 датчик тока перегрузки 15, пороговые элемен.ты 1 б, 17, элемент совпадения 18, элемент за.держки 19, резисторы 20, 21, диод 22.Модулятор работает следующим образом.В момент включения истощщка питания 1 зарядное напряжение на накопителе б и анодеразрядного ключевого элемента 8 равно нулю,При подаче первого импульса запуска О;, ключевой элемент 8 не срабатывает, так как Ол = О. Пороговый элемент 17 находится в состоянии О,= О и 9 1, Напряжение на базе ключевого элемента 11 положительно, и он открыт, а зарядный ключевой элемент 5 соответ.ственно заперт, так как напряжение на его управляющем электроде близко к нулю (от.носигельно общей шины). Напряжение на управляющем электроде дополнительного клю.чевого элемента 10 близко к нулю Я=О) и он находится в разомкнутом состоянии.Импульс О , пройдя через элемент задерж.ки 19, поступает на вход порогового элемента 17 и переводит его в состояние О,= 1 и С = = О. Напряжение на базе ключевого элемента спадает почти до нуля, и он запирается, а за.рядный ключевой элемент 5 открывается. При этом через него, обмотку 3 и нагрузку 7 про исходит резонансный заряд накопителя 6. При этомпредполагается, что сопротивление нагруз.ки 7 для зарядного тока мало (это имеет место; например, при использовании в ней импульс ного трансформатора, первичная обмотка кото 5 1 О 15 его изменения ООл/От=0 г 0 5 П Еиеточника питания 1, Диод 22 под действием этой ЭДС отпирается. В результате энергия,накопленная в дросселе 2 к моменту запирания зарядного ключевого элемента 5, передаетсяв источник питания 1,55 25 30 35 40 45 рого включена последовательно с накопителем6). Напряжение на управляющем электроде до.полнительно ключевого элемента 10 становитсяположительным Я= 1), и он замыкается, чтопрепятствует поступлению импульсов запускана управляющий электрод разрядного ключево.го элемента 8 в течение всего времени заряданакопителя б, выход генератора 9 при этомчерез регистор 20 закорочен на общую шину,Время задержки выбирается исходя из того,1 тобы обеспечить полное восстановление вентильных свойств разрядного ключевого элемента 8в 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 Как только зарядное напряжение Ол на накопителе 6 достигнет заданного уровня (при котором напряжение на выходе резистивного делителя напряжения 12 превысит пороговое напряжение порогового элемента 16), последний вырабатывает импульс, поступающий черезэлемент совпадения на вход порогового элемента 17 и переводящий его в исходное состояние Ц =0 и Я = 1. При этом ключевой эле.мент 11 отпирается, а зарядный ключевой эле.мент 5 запирается, заряд накопители 6 прекра.щается, зарядное напряжение на нем стабилизи.руется на заданном уровне.Дополнительный ключевой элемент 10 послеокончания заряда накопителя б переходит вразомкнутое состояние, и импульсы запускас периодом следования Т через резистор 20 сэтого момента могут поступать на управляю.щий электрод разрядного ключевого элемента 8,Таким образом, в течение всей длительностизарядного цикла предотвращается возможностьего ложных срабатываний,В момент запирания зарядного ключевогоэлемента 5 и размыкания цепи заряда накопителя б ток в обмотке 3 дросселя 2 не равен ну-лю, это вызывает появление ЭДС самоиндукциина обмотках 3 и 4, При соответствующем выФборе коэффициента трансформации этих обмоток ЭДС на обмотке 4 превысит напряжение . При поступлении импульсов запуска от генератора 9 на управляющий электрод разрядного ключевого элемента к нагрузке 7 прикладывает. ся импульс отрицательной полярности со ста-. бильной амплитудой, однозначно определяемой5 7величиной сопротивления нагрузки (посколькузарядное напряжение стабильно),После окончания зарядного импульса ключевой элемент оказывается открытым, так какнапряжение на его базе Я =1, Зарядный ключевой элемент 5 заперт, ключевой элемент 1 Оразомкнут,При возникновении пробоев во время заряданакопителя 6 ток, потребляемый от источникапитания 1, возрастает по сравнению с номиналь.ным. Это вызывает появление на выходе дат.чика 15 тока перегрузки положительного напряжения, Оно поступает через элемент совпадения 18 на вход порогового элемента 47 и переводит его в состояние С = 1 и Ц = О, В ре.зультате происходит практически мгновенное за.пирание ключевого элемента 5 и прекращениезаряда накопителя б, После прекращения пе 1 эегрузки модулятор автоматически входит в нормальный режим работы, юскольку напряжениена входе порогового элемента 17 обращаетсяв нуль.Формула изобретенияИмпульсный модулятор, содержащйй источник питания, с положительным полюсом которого вход накопителя энергии соединен через последовательно соединенные основную обмот. ку,зарядного дросселя и зарядный ключеиой элемент, а дополнительная обмотка зарядного дросселя соединена через диод, нагрузку, вклю. ченную между выходом накопителя энергии и общей шиной модулятора, разрядный ключевой элемент, включенный между входом накопителя энеугни и общей шиной модулятора, меж. 14626 6Эду которой и управляющим электродом раэ.рядного ключевого элемента включен первыйдополнительный ключевой элемент, управляе.мый с выхода генератора запускающих импульсов, рвзистивныйделитель напряжения, шунтн.рующий разрядный ключевой элементн выходом соединенный со входом первого порогового элемента, второй дополнительный ключевойэлемент, один из электродов которого соеди.10 нен с управляющим электродом зарядного клю.чевого элемента, а другой - с общей шиноймодулятора, датчик тока перегрузки, включенный между общей шиной модулятора и отрицательным полюсом источника питания, о тл и 15 ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышениянадежности путем улучшения условий восстанов.ления вентильной прочности разрядного ключевого элемента в, послеразрядный период нлипосле пробоев нагрузки в зарядный период,20 в него введены второй пороговый элемент,Юэлемент совпадения, элемент задержки, причемвыход первого порогового элемента соединенс первым входом элемента совпадения, вто.рой вход которого соединен с выходом датчи.ка тока перегрузки, а выход - с одним извходов второго порогового элемента, другойвход которого через элемент задержки соеди.нен с управляющим электродом разрядногоключевого элемента, а первый и второй выЗО ходы соединены с управляющими электродамипервого и второго дополнительных ключевыхэлементов соответственно.Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе35, 1. Патент СЮА Нф 3207994, кл. 328 - 67, 1965.2. Патент США Иф 3127573, кл, 331 - 87,1964 (прототип).714626 Евпакта Состав Техред Корректор Ю. Макарен Редактор Л. Гельфм аэ 931 по 3035, ППП "Патент", г. д, ул, Проектн Тираж 995 ПодписноГосуййрственного комитета СССРам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5