Формирователь импульсов

Сеез Сфветскнх Соцналнстнческнк Респубпнк(22) Заявлено 2 б 0379 (21) 2742547/18-21 (51) М. КЛ.Н 03 К 5/01 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретениИ н открытий(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ТОКА Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в генераторах импульсов тока, в частности, большой амплитуды, используемых в экспериментальной физике и в электрофизических установках, например, в ускорителях заряженных частиц.Наиболее близок к предлагаемому - формирователь импульсов тока, используемый преимущественно в электрофизических установках для получения импульсов тока с плоской вершиной в активно-индуктивных нагрузках 11. Этот Формирователь состоит из накопительного конденсатора, к которому через управляемые коммутаторы подключены последовательно соединенные катушки индуктивности, активно-индуктивная нагрузка и датчик тока. Параллельно цепи "нагрузка-датчик тока" включено последовательное соединение "стабилитрон-тиристор". При включении управляемых коммутаторов конденсатор начинает перезаряжаться по цепи нагрузки. При этом в нагрузке Формируется импульс тока в форме полуволны синусоиды. В момент достижения током заданной величины включается тиристор, и параллельно цепи нагрузки оказывается включенной цепь стабили- в трона, что вызывает появление плоской вершины у импульса тока нагрузки.Однако в этом Формирователе предельная длительность плоской частиимпульсов определяется значениемполупериода колебательной разрядкинакопительного конденсатора на катушку индуктивности, нагрузку и цепьстабилитрона. Поэтому при необходимости существенно удлинить плоскуювершину импульса, а такая задачачасто возникает в ускорительной технике, например, при питании кольцевых магнитов накопителей, приходит ся очень сильно увеличивать емкостьнакопительного конденсатора, что придлительности площадки в десятки миллисекунд и при реальных нагрузкахвстречает на практике серьезные труд ности. Кроме того, при этом резковозрастает импульсный ток через стабилитрон и тиристор, что приводит кнеобходимости выбирать эти элементыболее мощными.25 Целью изобретения является увеличение длительности плоской част 1. импульса тока.Поставленная цель достигается тем,что в формирователь импульсов тока, 30 содержащий тиристор, вход которогоподключен к выходу включаюцего блока,накопительный конденсатор, мехдуобкладками которого включены последовательно соединенные первый управляемый коммутатор, катушка индуктивности, активно-индуктивная нагрузка,датчик тока нагрузки и второй управяемый коммутатор, причем управляюие электроды коммутаторов подключены к шине запускающих сигналов, стабилитрон, анод которого соединен санодом тиристора, катод подключен к 1 Оточке соединения нагрузки с катушкой индуктивности, катод тиристораподключен к точке соединения анодавторого коммутатора с датчиком токанагрузки, выход которого соединен с 15входом включающего блока, введенытретий и четвертый управляемые коммутаторы, диод, два блока задержкиимпульсов запуска, входы которых соединены с шиной запускающих сигналов, 2 Оа выходы подключены к управляющимэлектродам соответственно третьегои четвертого управляемых коммутаторов, катоды которых соединены с катодом первого управляемого коммутатора, а аноды подключены соответственнок аноду и катоду второго управляемого коммутатора, причем анод второгоуправляемого коммутатора соединен санодом диода, катод которого подсоединен к аноду первого управляемого 30коммутатора,На фиг. 1 приведена электрическаясхема формирователя; на фиг. 2 даныдиаграммы изменений токов и напряжений в его цепях; а - ток, протекающий через нагрузку; б - ток через стабилитрон и тиристор; в - ток черезкатушку индуктивности; г - напряжение между катодами стабилитрона итиристора; д - напряжение на конденсаторе,Формирователь импульсов содержит тиристор 1, вход которого подключен к выходу включаюцего блока 2, накопительный конденсатор 3, лежду об кладками которого последовательно включены управляемый коммутатор 4, катушка индуктивности 5, активно- индуктивная нагрузка б с активной 7 и индуктивной 8 составляющими, дат р чик 9 тока нагрузки и управляемый коммутатор 10, Стабилитрон 11 анодом соединен с анодом тиристора 1, а катодом подключен к точке соединения катушки индуктивнасти 5 и нагрузки б.К катоду коммутатора 4 подключены катоды управляемых коммутаторов 12 и 13, аноды которых соединены соответственно с анодом и катодогл управляемогб коммутатора 10, а между анодами управляемых коммутаторов 4 и 10 60 включен диод 14 так, что его анод соединен с анодом коммутатора.10.Управляющие электроды управляемых коммутаторов 12 и 13 подключены соответственно н выходам блоков 15 и 65 16 задержки импульсов запуска, входы которых соединены с шиной запускающих сигналов. В качестве блоков 15 и 16 задерхки импульсов запуска могут использоваться любые времязацающие электронные узлы, например, широко известные ждущие мультивибрагоры.Работает формирователь следующим обраэом.В исходном состоянии конденсатор 3 заряжен, а токи в схеме отсутствуют. В момент времени со (фиг. 2) подается внешний запускаюций импульс, включающий управляемые коммутаторы 4 и 10. По катушке индуктивности 5, на. грузке б и датчику тока 9 начинает протекать ток, нарастая по синусоидальному закону (фиг. 2 а, в). В момент времени с, когда ток нагрузки достигает заданного значения, выходной сигнал датчика тока 9 воздействует на включающий блок 2, чтоприводит к включению тиристора 1. Начиная с этого момента часть тока катушки индуктивности 5 ответвляется в цепь "стабилитрон 11 - тиристор 1" (фиг, 2 б), а сумма падений напряжения на активной составляющей 7 и датчике тока 9 поддерхивается равнойсумме напряжений на проводящих стабилитроне 11 и тиристоре 1 (фиг, 2 г). За счет этого через активно-индуктив" ную нагрузку б протекает практически неизменный ток, В момент времени с,2 когда напряхениш на конденсаторе 3 изменяет знак (фиг. 2 д), с выхода первого блока задержки 15 к третьему управляемому коммутатору 12 подаетсявключающий его импульс, задержанныйна время с-с относительно внешнегозапускающего сигнала,Ток параллельных ветвей "нагрузка б - датчик тока 9" и "стабилитрон 11 - тиристор 1" замыкается через коммутатор 12 и катушку индуктивности 5. Коммутаторы 4 и 10 выключаются, В интервале времени от с,С доток через катушку индуктивности 5 и цепь стабилитрон 11 - тиристор 1медленно уменьшается по экспоненциальному закону. В момент с с выхода второго блока задерхки 16 к четвертому управляемому коммутатору 13 подается включающий его импульс,задержанный на время сэ-со относительно внешнего запускаюцего сигнала. При этом коммутатор 12 выключается, его ток переводится в цепь диод 14 - конденсатор 3 - коммутатор 13. Конденсатор 3 начинает заряжаться в первоначальной полярности. В момент с 4 прекращается ток через цепочку стабилитрон 11 - тиристор 1, и она выключается. Ток через нагрузку спадает до нуля. Таким образом, в интервале времени от с до сл через нагрузку протекал неизменный ток, соответствующий плоской вершине импульса.В данном устройстве можно использовать для получения самой плоской вершины не процесс резонансной разрядки накопительного конденсатора, а режим замыкания тока катушки индуктивности (режим кроубар), когда накопительный конденсатор отключен от нагрузки. При этом скорость спада тока катушки индуктивности резко заедляется (ток спадает по экспоненциальному закону), что позволяет более эффективно использовать накопленную о энергию, существенно увеличив длительность плоской вершины импульса через нагрузку, не увеличивая емкости накопительного конденсатора.Кроме того, введенные в схему форми рователя четвертый управляемый коммутатор и диод делают возможным проведение рекуперации энергии в течение рабочего импульса, что значительно уменьшает напряжение обратной поляр- Щ ности, прикладываемое к накопительному конденсатору, сокращает потери энергии и уменьшает время готовности формирователя к следующему импульсу.Таким образом, Формирователь увеличивает длительность площадки по сравнению с прототипом в девять раз. Он может найти применение, например, в схемах импульсного питания магнитов каналов медленного выводаЗО пучков из ускорителей, магнитов ионопроводов и кольцевых накопителей,формула изобретенияформирователь импульсов тока по авт. св. Р 653736, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения длительности плоской части импульса тока, в него введены третий и четвертый управляемые коммутаторы, диод, два блока задержки импульсов запуска, входы которых соединены с шиной запускающих сигналов, а выходы подключены к управляющим электродам соответственно третьего и четвертого управляемых коммутаторов, катоды которых соединены с катодом первого управляемого коммутатора, а аноды подключены соответственно к аноду и катоду второго управляемого коммутатора, причем анод второго управляемого коммутатора соединен с анодом диода, катод которого подсоединен к аноду первого управляемого коммутатора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 653736, кл. Н 03 К 5/01, 20.10.76845273 Составитель М. ЛеоноваФедотов Техред А. Бабинец КорректорО. Билак едак П омитета СССР открытий кая наб , д, Тираж 988 И Государственного делам изобретений Москва, Е, Рауш