Управляемый тиристорный генератор однополярных импульсов

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союа Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 22. I I 1.1968 (№ 1227730/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 23. 1/11!.1972. Бюллетень Л 25

Дата опубликования описания 31Х111.1972

М. Кл. H 02пт 1,/02

Н 02р 13/16

Н 03k 3/00

Комитет оо делам иаобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

УДК 621.314.572(088.8) Авторы изобретения

В. Н. Ковалев и В. Ф. Шапошников

Заявитель

УПРАВЛЯЕМЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР

ОДНОПОЛЯРНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Известные тиристорные генераторы мало надежны; имеют низкий к. п.д. и большие габариты выходных импульсных трансформаторов.

Предлагаемое изобретение отличается от известных тем, что цепь заряда основного накопителя подключена к клеммам источника питания, дающим большее напряжение, а цепь заряда вспомогательного накопителя— к клеммам источника, дающим меньшее напряжение.

Это увеличивает быстродействие, повышает надежность, уменьшает габариты импульсного трансформатора и повышает к. п. д. при больших соотношениях амплитуды всплеска в основной части импульса.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема генератора; на фиг. 2 — временная диаграмма работы генератора; на фиг. 3 иллюстрируется процесс формирования импульса по стадиям; на фиг. 4а изображена схема управляемого тиристорного генератора биполярных импульсов с питанием на переменном токе; на фиг. 4б — схема генератора, в котором в качестве основы служит последовательный инвертор.

Предлагаемый генератор содержит источник питания 1 с тремя выходными клеммами

2 — 4, позволяющими снимать напряжение Ет между клеммами 2 и 4 и напряжение Е2 между клеммами 8 и 4. Накопительные кондснсаторы 5 и б заряжаются до амплитудного значения Е и Е причем Е,)Е2, а конденсатор

5(конденсатора 6. Диод 7 служит для уст5 ранения выравнивания потенциалов на накопительных конденсаторах 5 и б. Формирование импульса происходит в импульсном трансформаторе 8 с помощью тпристора 9 при подаче на него импульса управления. Им10 пульсный трансформатор 8 имеет три обмотки. На первичной обмотке 10 формируется импульс, который передается в нагрузку через обмотку 11. Через обмотку 12 и резистор

18 обеспечивается размагничивание сердечни15 ка трансформатора 8 с помощью постоянного источника напряжения 14. Резистор 15 и стабилитрон 16 служат для фиксации требуемой амплитуды импульса при работе конденсатора 5. Кроме того резистор 15 уменьшает по20 стоянную времени импульсного трансформатора 8, что способствует уменьшению длительности переднего фронта импульса. Диод !

7 служит для защиты стабилитрона 16.

На фиг. 2 введены следующие обозначения:

25 форма питающего переменного напряжения

"Е1 и Е2., напряжение на конденсаторе б большей емкости U<, напряжение»а конденсаторе 5 меньшей емкости U„; сигнал управления, подаваемый на управляющий электрод тири30 стора 9 — U,- напряжение на электродах анод349О63

ЗО

3 катод тиристора 9 — U, (4„л — время включения тиристора); напряжение на первичной обмотке 10 импульсного трансформатора

8 — U o.

При подаче на управляющий электрод иристора 9 положительного управляющего импульса (последний может быть подан только при отрицательной полуволне питающего напряжения Е и Е2 на первичной обмотке 10 импульсного трансформатора 8 начинает формироваться импульс, причем формирование его происходит по стадиям (см, фиг. 3), где кривая А обозначает напряжение на обмотке, получаемое только при разряде конденсатора

5 при отключенном конденсаторе 6, кривая В обозначает тоже самое только от конденсатора 6 при отключенном конденсаторе 5.

В динамике это происходит следующим образом. При наличии управляющего импульса на управляющем электроде тиристора 9 последний начинает переключаться при напряжении, равном напряжению заряда конденсатора 5, поэтому растет напряжение на обмотке

10 (участок оа). Таким образом фронт сформирован.

Формирование «крыши» импульса происходит следующим образом. При достижении на обмотке напряжения, равного напряжению стабилизации стабилитрона 16 (точка а), последний начинает проводить, и напряжение благодаря имеющемуся еще резистору 15 на обмотке 10 остается постоянным и равным напряжению стабилизации стабилитрона (участок ав). По мере разряда конденсатора

5 происходит уменьшение напряжения на последнем, и стабилитрон перестает проводить (точка в), при этом конденсатор 5 продолжает разряжаться только через обмотку 10 (участок вд). Кроме того запирающее напряжение диода 7, образованное в результате превышения напряжения заряда конденсатора 5 над напряжением заряда конденсатора 6, уменьшается, и наступает такой момент, когда это превышение оказывается равным нулю (точка д). Диод 7 становится проводящим, и конденсатор 6 начинает разряжаться совместно с конденсатором 5, тем самым окончательно формируя верхнюю часть «крыши» импульса (участок дс).

Задний фронт импульса образуется в результате насыщения магнитопровода в импульсном трансформаторе 8 (точка с). При этом конденсаторы 5 и 6 быстро разряжаются (участок ct). Становится возможным вернуть сердечник импульсного трансформатора 8 по петле гистерезиса в исходное положение с помощью источника постоянного напря>кения 14 и обмотки 12 (участок fk) Таким образом сердечник возвращается в исходное состояние, а процесс формирования импульса при подаче нового управляющего сигнала повто ряется. Из принципа работы управляемого тиристорного генератора импульсов следует принцип управления длительностью переднего фронта импульса, так как изменяя соотношения между напря>кениями заряда конденсаторов 5 и 6 можно изменять длительность переднего фронта.

Кроме того, выбирая стабилитрон на различные напряжения стабилизации и величину емкости конденсатора 5, можно получить различные по амплитуде и длительности выбросы в передней части импульса. На выше изложенных принципах формирования импульсов могут быть построены генераторы биполярных импульсов.

Управляемый тир исторный генератор биполярных импульсов (фиг. 4а) содержит два управляемых тиристорных генератора однополярных импульсов, имеющих общий импульсный трансформатор и общие источники питания переменным напряжением. Однако в управляемых тиристорных генераторах импульсов с питанием на переменном токе частота следования импульса определяется частотой питающего напряжения. Эти недостатки можно устранить, приспособив существующие инверторы в качестве управляемых тиристорных генераторов импульсов. Причем принцип формирования переднего фронта с помощью дополнительного конденсатора заряжающегося повышенным напряжением позволяет получить мощный генератор импульсов с довольно высокими качествами.

Предмет изобретения

Управляемый тиристорный генератор однополярных импульсов оптимальной формы, содержащий основной и вспомогательный накопители, имеющие общую точку, подсоединенную через управляемый ключ к одному выводу первичной обмотки выходного импульсного трансформатора, второй вывод которой подключен через резистор и через диод в непроводящем направлении к основному и к вспомогательному накопителям соответственно, а также источник постоянного напряжения с тремя выводными клеммами, позволяющими снимать с источника два различных по величине напряжения, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, повышения надежности, уменьшения габаритов импульсного трансформатора и повышения к. п. д., цепь заряда основного накопителя подключена к клеммам источника, дающим большее напряжение, а цепь заряда вспомогательного накопителя — к клеммам источника, дающим меньшее напряжение.