Импульсный модулятор

Союз СоветскнкСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУао делан иаобретеиий и открытий(фз) ЛК 621,376. .5(088,8) Дата опубликования описания 17.01. 82(54) ИМПУЛЬСННИ МОДУЛЯТОР Изобретение относится к импульсным передающим устройствам радиотехнических средств различного назначения. Известен импульсный модулятор, со держащий источник питания, зарядную цепь, состоящую из последовательно соединенных дросселя и диода, зарядный конденсатор, повышающий трансформатор, генератор запускающих импульсов, управляемый коммутатор, линию формирования, нагрузку, подмодулятор и элемент задержки, включенный между генератором запускающих импульсов и подмодулятором, последовательно с первичной обмоткой повышающего трансформатора включен тиристор, управляемый генератором поджига, подключенным к выходу генератора запускающих импульсов, к выходу заряд"20 ной цепи и параллельно первичной обмотке и тиристору подключен зарядный конденсатор, а линия формирования включена параллельно вторичной обмотке повышающего трансФорматора 1 3.Недостатком этого импульсного модулятора является его низкая надежность. Известен также импульсный модулятор, содержащий источник питания, зарядные коммутатор и индуктивность, диод, линию формирования, включенную параллельно цепи, состоящей из последовательно соединенных нагрузки и раз" разрядного коммутатора, подключенного катодом к обшей шине, генератор запускающих импульсов, подключенный выходом через подмодулятор к управляющему электроду зарядного коммутатора и через последовательно соединенные элемент задержки и генератор поджигающих импульсов " к управляющему электроду разрядного коммута" тора 12 )Недостаток этого модулятора заключается в низкой надежности.Цель изобретения - повышение надежности.Поставленная цель достигается тем, что в импульсный модулятор, содержащий источник питания, зарядные 5 коммутатор и катушку индуктивности, диод, линию формирования, включенную параллельно цепи, состоящей из последовательно соединенных нагрузки и разрядного коммутатора, подключенно го катодом к общей шине, генератор запускающих импульсов, подключенный выходом через подмодулятор к управляющему электроду зарядного коммутатора и.через последовательно сое диненные элемент задержки и генератор поджигающих импульсов - к управляющему электроду разрядного коммутатора, введены зарядный диод, датчик тока и пороговый элемент, при- М чем зарядный диод катодом подключен ко входу линии формирования, анодом к аноду зарядного коммутатора, катод которого подключен к отрицательной шине источника питания, па- д раллельно зарядному коммутатору в противоположном направлении подключен диод, зарядная катушка индуктив- ности подключена между анодом зарядного диода и общей шиной, датчик тока подключен между положительной шиной источника питания и обшей шиной, а его выход через пороговый элемент - к управляющему входу подмодулятора,На фиг. 1 представлена функциональ 5 ная схема импульсного модулятора; на фиг. 2 - эпюры напряжений и тока в характеристических точках схемы.Импульсный модулятор содержит источник 1 питания, к отрицательной ши 40 не которого катодом подключен зарядный коммутатор 2, к катоду зарядного коммутатора подключен анод диода 3, катод которого подключен к объединенным выводам анода зарядного комму 45 татора 2 и зарядной катушки 4 индуктивности, второй вывод которой подключен к общей шине, к аноду зарядного коммутатора 2 подключен анод зарядного диода 5, катод которого под 50 ключен ко входу линии 6 формирования, соединенной выходом с общей шиной, параллельно линии формирования подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных нагрузки 7 и разрядного коммутатора 8.55 Через подмодулятор 9 к управляющему электроду зарядного коммутатора 2 подключен выход генератора 10 запускающих импульсов, а через последовательно соединенные элемент 11 за-держки, генератор 12 поджигающихимпульсов выход генератора 10 запускающих импульсов подключен к управляющему электроду разрядного коммутатора 8, 11 ежду положительной шинойисточника 1 питания и обшей шинойвключен датчик 13 тока, выход которого через пороговый элемент 14 подключен к управляющему входу подмодулятора 9.Имгульсный модулятор работает следующим образом,При подаче запускающего импульсаОС 1 П (фиг, 2 а) на вход подмодуля -тора 9 зарядного коммутатора последний формирует импульс О О (фиг,2 б).В момент времени 1 , когда этим импульсом открывается зарядный коммутатор, через зарядную катушку 4 индуктивности начинает протекать ток(фиг, 24) по цепи; положительная шина источника питания, зарядный коммутатор 2, зарядная катушка 4 индуктивности, отрицательная шина источника питания (через линию формирования в этот момент времени благодарязарядному диоду ток не протекает).В указанной цепи ток,нарастает поэкспоненциальному закону.Так как зарядная катушка 4 индуктивности в импульсном модуляторе выполняет функцию промежуточного индуктивного накопителя энергии, то с точки зрения получения наибольшего КПДтакого накопителя, время протеканиятока через последний следует уменьшить и использовать линейный участокв начале экспоненты. В этом случаезакон изменения тока 1 через индукЬтивность ь в зависимости от времениопределяется выражениемЕ 1 (1)Ь- где Е - величина напряжения источника питания,В момент времени 1=Т 1 выключениязарядного коммутатора 1 =1 энергияЬ 1(, запасенная в зарядной индуктивности составляет величину2.2В момент включения зарядного коммутатора ток, протекающий в заряднойкатушке 4 индуктивности, мгновеннопрекратиться не может. Поэтому напряжение О 1, ( фиг. 2,) на заряднойкатушке 4 индуктивности изменяетполярность и токпродолжает протекать по цепи; зарядный диод 5 и линия 6 формирования, которая при этомзаряжается.Процесс заряда линии 6 формирования заканчивается в момент времениС, когда 11,=О, При этом напряжениена линии Ь Формирования достигаетвеличины ОЛ ф (Фиг. 2 Д), а энергияИ , запасенная в емкости С ф линии 10Лффформирования, равнаЛфгде С =С +С +С - суммарная емЛФ 1 2.Икость линии 5формированиясостоящей изп ячеек.Веэ учета потерь в цепи зарядалинии формирования должно выполняться условие Ч 1,=ИЛф, откуда, учитываявыражение1), имеем(ящ " пф /СИз выражения (2 ) следует, что если -1 что всегда выполнимо,бто найрлжение на линии 6 формирова 1/ ЬС А 1ния всегда превышает напряжение Еисточника 1 питания и это условиеположено в основу работы импульсногомодулятора.В момент окончания заряда линии6 формирования напряжение О Ф на последней фиксируется зарядным диодом355, а энергия, запасенная в паразитных емкостях схемы ( емкость междуанодом второго диода и общей шиноймодулятора, междувитковая емкостькатушки зарядной индуктивности и40т,д.) вызывает колебательный процессв контуре, образованном упомянутыми(времени С напряжение О (Фиг. 2 Ъ)на зарядной катушке 4 индуктивности45снова изменяет полярность, и кактолько это напряжение превышает,уровень напряжения Е источника питаниясразу же через диод 3 течет ток, иэнергия, запасенная в параэитных50емкостях схемы, возвращается в источник питания.На этом процесс заряда линииФормирования заканчивается. Х концуэтого процесса напряжения и токи55в элементах схемы импульсного модулятора равны нулю, а напряжение на линии 6 формирования равно О Л,В момент времени й на управляю" щий электрод разрядного коммутатора 8 с выхода генератора 12 поджигающих импульсов поступает задержанный на время 1 дэлементом 11 задержки, импульс О (Фиг. 20), линия 6 формирования разряжается а иа нагрузке 7 модулятора Формируется выходнойимпульс О ( Фиг. ЪХИспользование в импульсном модуляторе для заряда линии форьрованияпромежуточного, индуктивного накопителя отличает данный модулятор от схемыизвестного модулятора, ибо в нем число элементов в цепи заряда линии формирования сведено к минимуму и в процессе ее заряда участвует всего лишьтри элемента в . зарядный коммутатор,зарядная катушка индуктивности и второй диод. Следствием уменьшения числаэлементов в цепи заряда линии Формирования, а также замены повышающего трансформатора, содержащего двеобмотки, катушкой индуктивности с одной обмоткой, является более высокаянадежность модулятора по сравнению со схемой известного устройства. Кроме того, энергоемкость индуктивного накопителя, отнесенная к единице объема, намного больше, чем у емкостного, что позволяет уменьшить габариты модулятора..Работа импульсного модулятора в соответствии с выражением 2 основана на стабилизации от импульса к импульсу уровня напряжения 0 на линии формирования посредством стабилизации величины тока=1 в зарядной катушке 4 индуктивности в момент выключения зарядного коммутатора 2.Это условие в соответствии с Формулой) всегда выполняется, если время протекания тока через зарядную катушку 4 нндуктивности изменяется обратно пропорционально изменению уровня выходного напряжения Е источника 1. питания.При достижении в зарядной катуш-, ке 4 индуктивности заданной величины тока 4, измеряемой посредством датчика 13 тока порогового элемента 14, сигналом с выхода порогового элемента 14, поступающим на управляющий вход подмодулятора 9 заданного коммутатора, происходит принудительное выключение последнего.При уровне напряжения источника 1 питания Е (фиг, 2) ток 1, Фиг.20достигает значения 4 через интер 898605вал времени Тчто определяет длительность выходного импульса подмодулятора 9 зарядного коммутатора 2. В3 момент времени 1 напряжение источника 1 питания увеличивается до значе ния Е,. Поэтому ток в зарядной катупгке 4 индуктивности достигает значение 11,=1 за меньший интервал времени й-С =Т Т, При этом напряжение на линий 1 формирования как в первом, 10 так и во втором случае одинаково и равно Оф (фиг. 2 д) и, соответственно, амплитуда выходных импульсов 0 Н. (фиг. 23) остается без изменения. 151 Данная схема импульсного модулятора в отличие от известных характеризуется стабилизацией амплитуд импульсов на выходе модулятора посредством изменения времени заряда про межуточного индуктивного накопителя.В рассмотренной схеме импульсного модулятора число элементов, обеспечивающих стабилизацию (датчик тока и пороговый элемент) сведено к мини- Б муму, причем ни один из элементов цепи стабилизации не находится под высоким уровнем напряжения и по этой причине не снижает надежности модулятора. 30В предлагаемом модуляторе наряду состабилизацией амплитуд импульсов на нагрузке модулятора может быть осущестцлена их регулировка в пределах от нуля до номинального значения посредством введения в подмодулятор зарядного коммутатора регулировки длительности его выходного импульса. Возможностью регулировки амплитуды импульса на нагрузке в столь широких пределах не обладает ни один из известных модуляторов.Применяемый в схеме модулятора датчик тока - трансформатор тока или просто резистор, с целью уменьшения потерь энергии должен иметь как можно меньшее активное сопротивлениевследствие чего в этом модуляторевлияние окружающей среды и наводокна точность стабилизации сведено кминимуму,Формула изобретенияИмпульсный модулятор, содержащийисточник питания, зарядные коммутатор и катушку индуктивности, диод,линию формирования, включенную параллельно цепи, состоящей из последовательно соединенных нагрузки и разрядного коммутатора, подключенногокатодом к общей шине, генератор запускающих импульсов, подключенный выходом через подмодулятор к управляющему электроду зарядного коммутатораи через последовательно соединенныеэлемент задержки и генератор поджигающих импульсов - к управляющему электроду разрядного коммутатора, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены зарядный диод, датчик тока ипороговый элемент, причем зарядныйдиод катодом подключен ко входу линии формирования, анодом к аноду зарядного коммутатора, катод которогоподключен к отрицательной шине источника питания, параллельно заряд-ному коммутатору в противоположномнаправлении подключен диод, зарядная катушка индуктивности подключена между анодом зарядного диода иобщей шиной, датчик тока подключенмежду положительной шиной источникапитания и общей шиной, а его выходчерез пороговый элемент - к управляющему входу подмодулятора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР1- 344570, кл, Н 03 К 3/53, опублик.07,07.72.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Ф 2 б 78432/18-21, 27.10.78.1Составитель Д.едактор Т. Веселова Тенред М,Рейне оды орректор Л. Бокшанодписное Филиал 1 ПП 1 "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 каз 1196874 Тираж ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, БРаув