Бестрансформаторный формирователь импульсов повышенного напряжения

Союз СоветскикСоциаттистическихРесттубпик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 1750704ео делам изебретеиий и открытий(54) БЕСТРАНСфОРМАТОРНЫЙ ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ПОВЫШЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах радиоэлектроники и электротехники, в частности, для управления быстродействующими исполнительными аппаратами, гаэораэрядными приборами, в5 6 естрансформаторных источниках питаний повышающего типа, особенно в переносной аппаратуре с автономным пиганием.Термин "повышенное напряжение"опре то депяется по сравнению с напряжением источника птггания формирователя.Известно устройство, содержащее биполярные транзисторы, конденсаторы и резисторы 11. Его недостатком является сложность. схемы.Известен также формирователь имнульсов повышенного напряжения, содержащий негатроны с 5 -образной вольтамперной характеристикой ВАХ), конденсаторы и резисторы 2. Основныминедостатками известного устройства являются низкий КПД при работе на статическую нагрузку (обтекаемую постоянным током источни 2ка пигания) и необходимость в специалтном типе негатронов - с потенциальным порогом на отпирание не ниже напряжения источника птегания.Целью изобретения явттяегся расширение диапазона применения устройства, т.е. обеспечение возможности коммутации кай импульсной нагрузки - нагрузки не обтекаемой постоянным током источника питания, так и мошной статической нагрузки маломощными негатронами.Для достижения поставленной цепи в бестрансформаторном формирователе импульсовв повышенного напряжения, содержащем управляемые и неуправляемые негатроны с-образной вольтамперной характеристикой, разисторы, конденсаторы, анод негатрона всех каскадов, кроме пер,вого и последнего, подключен к первому выводу статичесюй нагрузки через раэ делигельный дйЬд; катод - через диод подключен к общей шине, к которой через ограничигельный резистор подсоединены и. управляющие электроды всех управляе3 7507мых негатронов, анод негатрона любогопредыдущего каскада подключен к катодунегатрона последующего каскада черезконденсатор, катод негатрона первогокаскада подключен к обшей шине, анод - к катоду разделительного диода, анод которого подключен через первую цепь связи, например диод в прямом направлении, к первому выводу статической нагрузки, а управляющий электрод - к клемме входного 0импульса, катод негатрона последнегокаскада через диод подключен к обшейшине. а анод через вторую цепь связи,например диод в прямом направлении, - кпервому выводу статической нагрузки, 15второй вывод которой подключен к положительному полюсу источника питания. Крометого, с целью повышения эксплуатационныхпоказателей, одна из указанных цепейсвязи состоит из диода в прямом направле нии, а другая является непосредственнымсоединением. Кроме того, с цепью увеличения коэффициента использования напряжения источника питания, нагрузка не обтекаемая постоянным током источника 25питания, подключена одним выводом к общей шине, а другим - через конденсатор каноду негатрона последнего каскада,На фиг, 1 представлена принципиальнаясхема, где в бестрансформаторном формирователе импульсов повышенного напряжения,содержащем управляемые и неуправляемыенегатроны с В-образной вольтамперной характеристикой, резисторы, конденсаторы,анод негатрона 1 всех каскадов, кроме первого и последнего, подключен к первомувыводу статической нагрузки 2 через раьдепигепьный диод 3, катод - через диод 4подключен к обшей шине, к которой черезограничительный резистор 5 подсоединеныи управляющие электроды всж управляемыхнегатронов, анод негатрона любого предыдущего каскада подключен к катоду негатрона последующего каскада через конденсатор 6, катод негатрона 7 первого каскада подключен к общей шине, анод подключен к катоду разделительного диода 3,анод которого подключен через первуюцепь связи, например диод 8 в прямомнаправлении, к первому выводу статическойнагрузки, а управляющий электрод, - кклемме входного импульса 9, катод негатрона 10 последнего каскада через диод 11подключен к общей шине, а анод черезвторую цепь связи, например диод 12 впрямом направлении, - к первому выводустатической нагрузки 2, второй выводкоторой подключен к положительному полюсу источника питания. Кроме того с целью повышения эксплуатационных показатяей одна из указанных цепей связи состоит из диода 8 (12) в прямом направлении, а другая является непосредственным со единением.Кроме того, с целью увеличения коэффициента использования напряжения источника питания нагрузка 13, не обтекаемая постоянным током источника питания, подключена одним выводом к обшей шине, а другим - через конденсатор 14 к аноду негатрона 10 последнего каскада.На фиг. 2 представлен вариант подключения статической нагрузки для получения импульсов положительной полярности относительно общей шины.Числовые индексы при обозначениях элементов в описании принципа действия обозначают номер каскада, к которому они относятсяУстройство работает следующим образом.В исходном Положении все конден",аторы 6 заряжены до напряжения источника питания Е и полярностью, указанной на фиг, 1, по цепи, проходящей через статическую нагрузку 2. При поступлении входного запускающего импульса на управляющий электрод негатрона 7 первого каскада он отпирается. И течение полного времени отпираниянапряжение на нем уменьшается отОТвеличины Е до остаточного напряжения (1-2 В).Разность напряжений на конденсаторе 6 и негатроне 7 первого каскада прикладывается к диоду 4 второго каскада в обратной полярности и через резистор 5 второго каскада - к переходу управляющий электрод-катод негатрона 1 второго каскада в прямой отпирающей) попярности. Процесс отпирания этого негатрона начинается после того, как в процессе отпирания негатрона 7 первого каскада напряжение на последнем уменьшается на усредненную величину напряжения отпирания негатронов О. По мере развития процесса отпирания негатрона 1 второго каскада напряжение на конденсаторе6 первого каскада прикладывается к диодам 3 и 8 первого каскада в обратной полярности. Отпирание негатрона 1 третьего каскада лчинается после снижения напрвкения на негатроне 1 второго каскада на величину 00. 2, Пос,кольку при этом напряжение на негатроне 7 уменьшается на такую же величину, то результирующее отрицательное напряжение на катоде н750 7 Огатрона 1 третьего каскада составит Цс . Начало отпирания негатронов в последуюццх каскадах происходит в опеесаепеой последовательности, Приближенное значение времени задержки5 на отпираниеЪОЧ 5 последнго Е 1 е -го негатрона можно определить, принимая в качес;гве ец- паспортный параметр (без его разделения на реальные времена физической задержки отпирания и собственно нарастания анод- е 0 ного тока) и что постоянная времени разряда юнденсатора 6 через цепьотпирания тиристора г.;: Сйе 52 Е 3йСпустя время 1отпирание всех новЬсн)гатронов происходит одновременно. Спустя ,. заканчивается полное отпирание20негатрона 7 и далее через неравееые променутки времени, соогветствуюшие слагаемым в выражении ( Ц, последовательнозаканчиваются полные отпирания остальных25негатронов, Спустя время (1 оее+от ) нан агрузке 2 создается импульс с амплитудой1-е Е, определяемой суммарным зарядомвсех гконденсаторов 6 и напряжениемисточника питания. Очевидно, что дпя схемы на фиг. 1 эта амплеггуда равняется 4 Е.30Далее начинается процесс одновременногоразряда конденсаторов по пепи: плюсоваяобкладка конденсатора 6 первого каскадаминусовая шина-источник питания-нагрузка2-выравнивающий диод 12 последнего каскада-последовательная цепь еез конденсаторов6 и переходов анод-катод негатронов остальньех каскадов. Б дальнейшем процессможет развиваться двояко.40Если установившееся значение тока через статическую нагрузку 2 превышаетсумму токов удержания цегатронов всехкаскадов, ток нагрузки распределяется попараллельно включенным каскадам формирователя. Степень нерав;юмерности распределения тока определяется разбросом величинпрямых сопротивлений разделительного диода 3, негатрона 1 и его катодного диода4 всех ячеек, кроме первой и последней,50а в них, кроме того, и разбросом величинпрямых сопротивлений диодов 8 и 12. Вслучае значнгельного разброса вьеравнивание сопротивлений каскадов может бытьдостигнуго введением балластных сопро 55тивлеций (на фиг. 3. не показаны),Если устаееовившееся значение токачерез статическую нагрузку незначительноееревьацает величину тока удержания одно 4 6ж каскада или равно ему, по окончанииформирования импульса, только один негатрон с наименьшим током удержаецея останется во вклеоченееом состояиш, С точки:-рения удобства эксплуатаеееце, а пмецноповышеня ремонтоспособцости-, а такжедля облегчения теплового режима остоееь,ных каскадов желателье 10, чгобы оставалсяоткрытым цекоторьуй определенный каскад(цегатрон). Таким каскадом оказываетсяпервый последний) при замце в цих диода 8 (3.2) непосредственным соединением( показано пунктиром),Диоды 3 обеспечивают действие последовательной цепи заряженных конденсаторов6.При оаботе на импульсную нагрузку 13,це обтекаемую постоянным током источникапитания, действие конденсатора 14 обеспечивает для выходного импульса, во-первых,длительность переднего фронта, равнуютолько времени ф р последнего негатроцаи, во-вторых, амплигудуп. По отношениюк зарюкеееному конденсатору 14 диод 12последнего каскада выполняет ту же функцию, что и диоды 3, На месте диода 8 впервом каскаде используется непосредственное соединение.Для вьеключенеея устройства после формирования импульса требуемой длительностиможет быть использована любая из известных схем гашения негатронов, например ключ, подсоединенный одним выводом к нижнему выводу статической нагрузки, а другим - к общей шине.В случае питания формирователя от импульсного источника питания запирание негатронов осуществляется автоматически.Допустимы значительные колебании напряжения питания формирователя. По верхнему пределу оцо ограничецо допуо;имым прямым напряжением негатронов а по нижнему пределу, в случае статической нагрузки, током удержания одного негатро- БВ, Пульсаееия еаеерюкенеея не оказывает существенного влияния на амплитуду импульса, поскольку конденсаторы заряжаются до пиковых значений питающего цанряжения.Дискрегное уменьшение амплитуды выходного импульса на величину, кратную Е,достигается смешением подачи запускаеощего импульса ца соответствующий каскад,отстоящий от первого пропорциоееальноуказанной кратности,Формула из".брет енияХ, Бестрвцсформаторееьей формирователь шепуееьсов повышенного еапряжения, со4 8общей шине, а анод через вторую цепь связи, например диод в прямом направлении,- к первому выводу статической нагрузки,второй вывод которой подключен к положительному полюсу источника питания.2. Формирователь по п. 1, о т л и ч аю щ и.й с я тем, что, с целью повышенияэксплуатационных показателей, одна иэукаэанных цепей связи состоит иэ диода врямом направлении а другая являетсянепосредственным соединением.3. Формирователь по п. 3, о т л и ч аю щ и.й с я тем, что, с целью увеличениякоэффициента использования напряженияисточника питания, нагрузка, не обтекаемаяпостоянным током источника питания, подключена одним выводом к общей шине, адругим - через конденсатор к аноду негатрона последнего каскада.Источники информации,ппинятые во вниманке при экспертизе1, Электроника пер, с англ.) 1975,. 3.4, с. 60,2. Приборы и тжника аксперимен-а.1972, % 3, с. 141,7 75070 держащий управляемые и неуправляемыене- гатроны с- образной вольтамперной ха Ф рактерпстикой, резисторы, конденсаторы, отличавшийся тем,что,сцел ью обеспечения возможности коммутации, мощной статической нагрузки маломощными негатронами и расширения диапазона применения, анод негатрона всех каскадс.1, кроме первого и последнего, подключен к перво-.му выводу статической нагрузки через 10 и разделительный диод, катод - через диодподключен к общей шине, к которой через огра, ничительный резистор одсоединены и управ- ляющие электроды всех управляемых негатро- нов, анод негатрона любого предыдущего кас-,када подключен к катодунегатронацоследующего каскада через конденсатор, катод негатрона первого каскада подключен к общей шине,: анод - к катоду разделительного диода, анод которого подключен через первую 220 цепь связи, например диод в прямом направлении, к первому выводу статической нагрузки, а управляющийэлектрод - к клем- М ме входного импульса, катод негатрона последнего каскада через диод подключен к 2Составнктаць Г, ПешковРедактор О. Стеиииа Техреа Н. Ковалева Корректор к 1. КостаЗаказ 4669/44 Тираж 9 ЭБ ПодкисиоеЫНИИПИ Государственного комитста СССРпо депам изобретений и открытий113035 и,4 осква, Ж, Раушскаа наб., д, 4/5Фивиал ППП фПатеите, гУжгород, ув. Проектиаи, а