Устройство формирования импульсов

Союз Советскни Социалистических т еспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ пп 7901 34 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 060175 (21 2093584/18-21с присоединением заявки Мо(51)М. Кл.з Н 03 К 3/53//Н 03 К 17/72 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ Изобретение относится к импульсной технике, а именно к устройствам формирования электрических импульсов и может быть использовано в электронике и радиотехнике, например, для 5 создания мощных высоковольтных импульсных модуляторов и генераторов.Известно устройство формирования импульсов, содержащее группу последовательно соединенных тиристоров, 10 цепь запуска, образованную импульсным трансформатором, на первичную обмотку которого подаются управляющие импульсы, а вторичные обмотки подключены к участкам управляющий 15 электрод-катод соответствующих тиристоров и делитель напряжения, образованной резисторами, подключенными параллельно каждому тиристору 11. 20Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные тиристоры, катод одного из крайних тиристоров эаэем лен, а анод другого крайнего тиристора подсоединен к источнику питания и цепь запуска, содержащую т 1 конденсаторов и импульсных трансформа.торов с первичными и вторичными об 2мотками, а также п зарядных диодов. Первичные обмотки каждого импульсного трансформатора соединены одними концами с катодами соответствующих тиристоров, а другими концамис первыми обкладками конденсаторов, к которым подключены аноды зарядных диодовВторичные обмотки каждого импульсного трансформатора подключены между катодами и управляющими электродами соответствующих тристоров, вторые обкладки конден-, саторов подсоединены к анодам этих тиристоров, а катоды зарядных диодов подключена к их управляющим электродам. Устройство содержит также делитель напряжения, образован-ный резисторами, подключенными параллельно каждомутиристору 21. Основным недостатком рассмотренных устройств, при работе в импульсном режиме на повышенных. частотах является низкая устойчивость к воздействию нарастающего анодного напряжения, низкая помехоустойчивость устройств. Кроме того, для управления тиристорами первого устройства требуется большая мощность генератора управляющих импульсов.Цель изобретения - повышениеустойчивости к воздействию нарастающего анодного напряжения и повышениепомехоустойчивости,Укаэанная цель достигается тем,что в устройстве Формирования импульсов; содержащем импульсный трансформатор с О первичными и Н вторичнымиобмотками, включенными встречно,диодов,последовательно соединенных 1тиристоров, катод одного из крайнихтиристоров эаземпен, анод другогокрайнего тиристора подсоединен кисточнику питания, а параллельнокаждому подключены две цепочки,одна из которых содержит резистор,другая - конденсатор, включенный в 1%обратном направлении диод и первичную обмотку импульсного трансформатора, каждая извторичныхобмоток импульсного трансформатораодним своим концом подключена к 36катоду, а другим - к управляющемуэлектроду тиристора, каждый из Идополнительно введенных зарядныхдиодов подключен в прямом направлении между отводом от части первичнойобмотки и катодом диода, в импульсиый 1трансформатор введена, по крайнеймере, одна управляющая обмотка ивсе обмотки размещены на одном сердечнике, кроме того, дополнительновведены по две цепочки к каждойЗбячейке с тиристором, одна из которыхсостоит из ограничительного резистора и стабилитрон, включенных последовательно с управляющим электродомтиристора, другая состоит из резисто- Ззра, включенного параллельно участкууправляющий электрод-катод тиристора.Подключение зарядных диодов всоответствии с изобретением позволило создать отрицательное смещение на фуправляющих электродах тиристоров,что обеспечило повышение устойчиности этих тиристоров и как следствиевсего устройства к воздействию нарастающего анодного напряжения, а 45также повышенную помехоустойчивостьустройства. Целесообразно в импульсный трансформатор устройства по изобретению ввести, по крайней мере одну,управляющую обмотку, что позволяет 5 О.значительно уменьшить мощность внешнего запускающего генератора,На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройствапо изобретению; на Фиг. 2 - электрическая схема одной ячейки устройствас,дополнительными элементами.Устройство формирования импульсов(фиг. 1) содержит группу из четырехпоследовательно соединенных тиристоров 1, 2, 3 и 4 в которой катод 60крайнего тиристора 4 эаземлен, а анод,другого крайнего тиристора 1 соединенс клеммой 5, резисторный.делительнапряжения образован резисторами6, 7, 8 и.9 каждый из которых под ключен параллельно соответствующемутиристору 1, 2, 3 и 4, Цель запускаустройства образована импульснымтрансформатором 10, на управляющуюобмотку 11 подаются управляющиеимпульсы, вторичные обмотки 12, 13,14 и 15 подсоединены к участкам,управляющий электрод-катод тиристоров 1, 2, 3 и 4 соответственно ипервичные обмотки 16, 17, 18 и 19,включенные встречно относительно об,моток 12, 13, 14, 15 причем один конец первичных обмоток 16, 17, 18 и19 соединен с катодом тиристоров1, 2, 3 и 4, отводы от части обмотоксоединены с нижними обкладками конденсаторов 20, 21, 22 и 23 череззарядные диоды 24, 25, 26 и 27, ориентированные анодами и нижним обкладкам упомянутых конденсаторов, а другие концы первичных обмоток 16, 17и 18 и 19 соединены с теми же обкладками конденсаторов 20, 21, 22 и 23через диоды 28, 29, 30 и 31, ориентированные анодами к упомянутым концампервичных обмоток, Верхние обкладкиконденсаторов 20, 21, 22 и 23 соединены с аФодами соответствующихтиристорк 1, 2, 3 и 4. Оптимальныеусловия работы устройства по изобретению могут быть достигнуты при введении в него дополнительных элементов, включение которых показано нафиг. 2 где представлена только однаячейка с тиристором 1,Последовательно с управляющимэлектродом тиристора 1 включены ограничительный резистор 32 и стабилитрон33, ориентированный анодом к управляющему электроду тиристора, параллельно его участку управляющий электрод-катод включен резистор 34, апоследовательно с диодом 28, ориентированным катодом к нижней обкладкеконденсатора 20, включен резистор 35,Аналогично строятся и остальныеячейки на тиристорах 2, 3 и 4 устройства по изобретению,При подаче напряжения на клемму 5,т.е. на анод тиристора 1, идет токзаряда конденсаторов 20, 21, 22 и 23проходящий по последовательной цепи;анод тиристора 1, конденсатор 20,диод 24, включенный в прямом направлении, часть обмотки 16 импульсноготрансформатора 10, анод тиристора 2,конденсатор 21, диод 25 и т.д. наземлю.Для эффективного деления нарастающего анодного напряжения между тиристорами при больших скоростяхнарастания, конденсаторы необходимоподключить непосредственно к участкам анод-катод соответствующего ти,ристора. Кроме того, для повышенияустойчивости тиристоров и, как,след,ствие, всего устройства к воздейст,вию нарастающего напряжения, необходимо обеспечение отрицательногосмещения на управляющих электродах тиристоров. Это достигается тем, что при нарастании аноднога напряжения, ток заряда конденсаторов 20, 21, 22 и 23 подключенных одной обкладкой к,анодам тиристоров 1, 2, 3 и 4, а другой - через диоды 24, 25, 26 и 27 и части первичных обмоток 16, 17, 18 и 19, незашунтированные диодами 24, 25, 26 и 27 к катодам тиристоров 1, 2, 3 и 4, проходя через незашунтированные части первичных обмоток 16, 17, 18 и 19 импульсного трансформатора 10, индуцирует на включенных встречно обмотках 12, 13, 14 и 15 ЭДС, которая обеспечивает необходимую величину отрицательного смещения, на участках управляющий электрод-катод соответствующих тиристоров. Так как, большая часть обмоток 16, 17, 18 и 19 зашунтирована, величина индуктивного сопротивления незашунтированной части мала и не вносит искажений в распределение нарастающего анодного напряжения между тиристорами.Напряжение между конденсаторами 20, 21, 22 и 23 делится пропорционально суммарным током утечки тиристоров 1, 2, 3 и 4 и токов через резисторы 6, 7, 8 и 9 соответственно.При подаче положительного сигнала запуска на обмотку 11, импульсного трансформатора 10, положительный ток управления, после трансформирования поступает одновременно на участки управляющий электрод-катод тиристоров 1, 2, 3 и 4, так как обмотки 12, 13, 14 и 15 включены согласно друг относительно друга и относительно обмотки 11, После перехода тиристоров 1, 2, 3 и 4 в открытое состояние происходит разряд конденсаторов 20, 21, 22 и 23 по цепи: открытый тиристор обмотки 16, 17, 18 и 19 импульсного трансформатора 10, диоды 28, 29, 30 и 31,включенные в прямом направлении.Обмотки 16, 17, 18 и 19 включенывстречно относительно обмоток 12,13, 14 и 15, поэтому ток разряда конденсаторов 20, 21, 22 и 23 послетрансформирования приводит к увеличению тока управления тиристоров1, 2, 3 и 4.Однако включение тиристоров 1, 2, 3 и 4 обычно происходит неодйовременно в силу технологического разброса параметров их включения. При этом ток разряда конденсаторов 20, 21, 22 и 23, соответствующих включенному тиристору вызывает, как описано выше, дополнительный- так управления не только на включающейся тиристар, но и на остальные еще не включающиеся тиристары, так как все обмотки 16, 17, 18 и 19, 12, 13, 14 и 15 намотаны на общем сердечнике импульсного трансформатора 10. Дополнительный ток угравления еще не включившихся тнристаров приводит к уменьшению времени задержки лавинного нарастания тока анода и, как следствие подтягиванию более .медленных по этому параметру приборов. При этом возможность возникновения перенапряжений на приборах, имеющих большую величину длительностей задержки , лавинного нарастания тока анода, сводится к минимуму. ЭФФективное исполь- зование энергии, накопленной конденсат тором, позволяет значительно уменьшить мощность внешнего запускающего генератора, питающего обмотку.При последующей подаче анодного напряжения на клемму 5, а затем управляющего сигнала на обмотку 11 импульсного трансформатора 10, описанный выае процесс, повторяется.Для обеспечения оптимальных условий работы в предлагаемое устройствО введены дополнительные элементы (Фиг. 2).Ограничительный резистор 32 и стабилитрон 33, включенные последовательно с управляющим электродом тиристора 1, служат для повышения помехозащищенности устройства й выравнивания входных вольтамперных характеристик тиристоров.Резистор 34, включенный параллельно участку управляющий электрод- катод тиристора 1, обеспечивает повышенную устойчивость устройства к воздействию нарастающего аноцного напряжения, а такие устойчивости к длительному воздействию постоянного последовательного с диодом, предназначен дляограничения тока разряда последовательно с диодом, предназначен для ограничения тока разряда конденсатора 20.Применение устройства по изобретению в импульсной технике, особенно для формирования коротких и мощных импульсов на повышенных частотах, позволит снизить мощность генератора управляющих импульсов, повысить помехозащищенность устройства его устойчивость к воздействию нарастающего анодного напряжения, по сравнению с известным аналогичными устройствами.Формула изобретения1. Устройство Формирования импульсов, содержащее импульсный трансформатор с и первичными и п вторичными обмотками, включенными встречно, И диодов,последовательно соединенных тиристоров, катод одного из крайней тиристоров заземлен, анод другого крайнего тиристора подсоединен к источнику питания, а параллельно каждому тиристору подключены две це7 790134 аказ 9058/5 Подписное ВНИИПИТираж 9 нт,роектн филиал ППП П г. Ужгород, ул почки, одна из которых содержит резистор, другая - конденсатор, включенный в обратном направлении диоди первичную обмотку импульсного трансформатора, каждая из О вторичныхобмоток импульсного трансформатораодним своим концом подключена ккатоду, а другим - к управляющемуэлектроду тиристора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения устойчивости к воздействию.нарастающего анодного напряжения Япутем создания отрицательного смещения,на управляющих электродах тиристоров, а также снижения мощностиуправления, каждый иэ й дополнительновведенных зарядных диодов подключен 35в прямом направлении между отводомот. части первичной Обмотки и катодомдиода, в импульсный трансформаторвведена, по крайней, мере, одна управляющая обмотка и вес обмотки размещены на общем сердечнике.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, в каждую ячейку с тиристором, дополнительно введены по две цепочки, одна из которых состоит иэ ограничительного резистора и стабилитрона, включенных последовательно с управляющим электродом тиристора, другая состоит из резистора, включенного параллельно участку управляющий злектрод-катод тиристора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Кузьмин В.А., Сенторов Х.Я. Четырехслойные полупроводниковые приборы, М., "Энергия", 1967, с.1 б 4,2, Авторское свидетельство СССР Р 532175, кл, Н 03 К 17/72, 1973.