Линейный импульсный модулятор

O 0 И С A Н И Е „,> 767960

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.10.77 (21) 2530128/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Н 03 К 7/02

Гооударстееииый комитет

Опубликовано 30.09.80. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 10.10.80 (53) УДК 621.376..53 (088.8) до делам изооретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

Л. В. Кузьмин Э. А. Рудьман и В. С. Уманский (71) Заявитель (54) ЛИНЕЙНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЛ МОДУЛЯТОР

Изобретение относится к технике формирования импульсов и может быть использовано преимущественно в передающих устройствах СВЧ для радиолокационных систем, а также для питания генераторов СВЧ в ускорителях заряженных частиц.

Известен импульсный модулятор, содержащий источник питания, источник опорного напряжения, датчик тока, цепи формирования импульсов, импульсный генератор, цепь заряда. Каждая цепь формирования выходного импульса содержит управляемый вентиль, включенный в цепь заряда. Для формирования выходного импульса с длительностью, пропорциональной числу цепей формирования в модуляторе, имеется управляемый вентиль, через который разряжаются все цепи формирования (1) .

Недостатком известного импульсного модулятора является низкая надежность его работы из-за возможных срабатываний от ложных импульсов.

Известен также линейный импульсный модулятор, содержащий источник питания, подключенный положительным полюсом к средней точке первичной обмотки зарядного трансформатора, выводы которой соедииены с коллекторами двух транзисторов, а к его вторичной обмотке через выпрямитель подключены последовательно соединенные зарядный дроссель с дополнительной обмоткой, зарядный диод, нагрузка линия форми5 рования и датчик зарядного тока, выход которого соединен с вторым входом первого конъюнктора, при этом между точкой соединения диода с нагрузкой и общей шиной включен коммутатор, управляющий электрод которого соединен с первым выходом синto хронизатора, а его второй выход соединен с выходом первого конъюнктора и базой первого ключевого транзистора (2) .

Недостаток этого модулятора заключается в низкой надежности его работы из-за паразитной амплитудной модуляции выходных импульсов, обусловленной биениями между частотой сети и частотой повторения импульсов.

Цель изобретения — повышение надежности работы линейного импульсного модулятора.

С этой целью в линейный импульсный модулятор, содержащий источник питания, подключенный положительным полюсом к средней точке первичной обмотки зарядного тран767960

3 сформатора, выводы которой соединены с коллекторами двух ключевых транзисторов, а к его вторичной обмотке через выпрямитель подключены последовательно соединенные зарядный дроссель с дополйительной обмоткой, зарядный диод, нагрузка, линия формирования и датчик зарядного тока, выход которого соединен с вторым входом первого конъюнктора, при этом между точкой соединения диода с нагрузкой и общей шиной включен коммутатор, управляющий электрод которого соединен с первым выходом синхронизатора, а его второй выход

5 о соединен с выходом первого конъюнктора и базой первого ключевого транзистора, введены второй конъюнктор и диоды, причем выводы дополнительной обмотки зарядного дросселя через диоды подключены к пер- tS вым входам конъюнктора и через встречно включенные диоды — к катоду коммутатора второй вход второго конъюнктора соединен с выходом датчика тока, а его выход подключен к базе второго ключевого транзистора.

На фиг. 1 показана электрическая принципиальная схема предлагаемого модулятора; на фиг. 2, а-ж даны эпюры токов и напряжений.

Линейный импульсный модулятор содержит источник питания 1 постоянного тока, 2О

2$ тельной обмоткой 18, каждый выход которой через диоды 19, 20 связан соответственно с вторыми входами первого 14 и второго 21 конъюнкторов. Эти же выводы обмоток 18 через диоды 22, 23, включенные встречно по отношению к диодам 19, 20 соединены с катодом коммутатора 10 и общей шиной.

Первый вход второго конъюнктора 21 соединен с выходом датчика 11, а выход второго конъюнктора соединен с базой второго ключевого транзистора 24, коллектор которого соединен с обмоткой 4 трансформатора 2. Элементы 1, 2, 5, 24 и 7 в совокупности представляют собой двухтактный стаSO

5S зарядный трансформатор 2 с первичными обмотками 3, 4, включенными согласно, причем к их общей точке подключен положительный полюс источника питания 1. К одной из обмоток присоединен ключевой транзис тор 5, выполняющий функцию прерывателя-., К вторичной обмотке 6 подключен выпрями-тель 7 в виде диодного моста. К его выходу подключены соединенные последовательно зарядный дроссель 8,зарядный диод 9 и ком- 2s мутатор 10, например тиристор. Параллельно коммутатору 10 подключены соединен ные последовательно датчик 11 зарядного тока, нагрузка 12 и линия формирования

13. Выход датчика 11 соединен с первым входом первого конъюнктора 14. Выход 15 синхронизатора 16 соединен с выходом первого конъюнктора 14 и базой транзистора 5, выход 17 синхронизатора подключен к управляющему электроду коммутатора 10.

Зарядный дроссель 8 снабжен дополни4 тический преобразователь напряжения постоянного тока. Модулятор работает следующим образом. В исходном состоянии транзисторы 5 и 24 заперты напряжения на обмотке 6, выходе моста 7 и на линии 13 равны нулю. В момент подачи пускового импульса Uq (фиг. 2,а) от выхода 15 синхронизитора 16 на базу транзистора 5 последний отпирается, через обмотку 3 идет ток от источника 1. В результате через элементы

6, 7, 8, 9 и !1 начинает протекать ток 3 з резонансного заряда линии формирования 13 (фиг. 2, б). На выходе датчика 11 образуется положительное напряжение Uq поступающее на первые входы конъюнкторов 14 и 21 (фиг. 2, а). В составе датчика 11 целесообразно применение ограничителя амплитуды, благодаря чему напряжение Uy приобретает форму, близкую к прямоугольной.

На дополнительной обмотке 18 дросселя 8 во время заряда линии 13 существует напряжение Ul, в виде отрезка косинусоиды (фиг. 2,г). В интервале фазовых углов

0<Я М напряжение Ш в виде положительного импульса через диоды 30 и 34 поступает на второй вход первого конъюнктора 23 (здесь Ry — резонансная частота зарядной цепи). Диоды 20 и 22 и тиристор 10 в это время заперты. В результате наличия напряжений на обоих входах (от датчика ll и от обмотки 18) первый конъюнктор 14 отпирается и выдает положительное напряжение логической единицы U@ (фиг. 2,д), поддерживающее транзистор 5 в открытом состоянии в течение интервала фазовых углов (О, -Л/ ), указанного выше, и после окончания действия пускового импульса U<.

В течение этого же интервала происходит заряд линии 13.

В интервале фазовых углов отЩдоЯ напряжение меняет знак (фиг. 2,г); при этом отпираются диоды 20 и 22, а диоды 19 и 23 запираются. Первый конъюнктор 14 и транзистор 5 также запираются,а второй конъюнктор 21 отпирается, так как на его обоих входах появляются положительные напряжения. Выходное напряжение U> логической единицы (фиг. 2Я) отпирает транзистор 24. В результате в интервале фазовых углов (Ю/Е,7i) через обмотку 4 идет ток от источника 1, и заряд линии продолжается до тех пор, пока напряжение U на ней ее достигает максимума (фиг. 2,а). Далее напряжение U и ток 1З обращаются в нуль, конъюнктор 21 и транзистор 24 запираются, и заряд линии 13 прекращается. После этого от выхода 17 синхронизатора 16 на управляющий электрод тиристора 10 подается импульс запуска U>a. (фиг. 2, а, ж) линия 13 разряжается, и на нагрузке 12 формируется импульс. Временной сдвиг tg между импульсами U„и U3an (фиг. 2,а,ж) устанавливается не меньшим, чем время выключения тиристора 10.

767960

Таким образом, каждый ключевой транзистор 5 и 24 и каждая из обмоток 3 и 4 трансформатора 2 работают поочередно в течение половины длительности интервала заряда линии 13; постоянное подмагничивание сердечника у трансформатора 2 отсутствует.

Стабилизация зарядного напряжения йа линии 13 может осуществляться при необходимости каким-либо известным способом.

Индуктивность L обмоток трансформа- to тора 2 может быть сделана малой, поскольку ее величина не связана с частотой питающей сети переменного тока (обычно 50 или 400 Гц) . Величина L çàâèñèò только от частоты собственных колебаний зарядной цепи; единственные ограничения, накладываемые на нее, определяются с одной стороны значением добротности зарядной цепи, с другой — допустимой скоростью нарастания напряжения на коммутаторе во, время заряда линии. Так, реально возмож- 2g ны длительности интервала заряда Тз =>>/Ry до 50 — 100 мкс. Массу и габариты трансформатора 2 в этих условиях можно резко уменьшить по сравнению с прототипом в

10 раз и более в зависимости от 2

Функциональные возможности модулятора также расширяются:диапазон частот повторения импульсов может быть расширен в сторону увеличения до 10...20 кГц.

Паразитная модуляция выходных импульсов, обусловленная биениями между час-отой повторения импульсов и частотой питающей сети переменчого тока (и их гармониками) существенно ослаблена и зависит только от уровня пульсации напряжения источника 1. Это достигается благодаря тому, что частота преобразователя (элементы

1, 2, 5, 6, 7 и 24) совпадает с частотой повторения импульсов.

Формула изобретения

Линейный импульсный модулятор, содержащий источник питания, подключенный положительным полюсом к средней точке первичной обмотки зарядного трансформатора, выводы которой соединены с коллекторами двух ключевых транзисторов, а к его вторичной обмотке через выпрямитель подключены последовательно соединенные зарядный дроссель с дополнительной обмоткой, зарядный диод, нагрузка, линия формирования и датчик зарядного тока, выход которого соединен с вторым входом первого конъюнктора, при этом между точкой соединения диода с нагрузкой и общей шиной включен коммутатор, управляющий электрод которого соединен с первым выходом синхронизатора, а его второй выход соединен с выходом первого конъюнктора и базой первого ключевого транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены второй конъюнктор и диоды, причем выводы дополнительной обмотки зарядного дросселя через диоды подключены к первым входам конъюнкторов и через встречно включенные диоды — к катоду коммутатора, а второй вход второго конъюнктора соединен с выходом датчика тока, а его выход подключен к базе второго ключевого транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Ко 3590279, кл. 307-265, опублик. 29.06.71.

2. Патент США М 3867684, кл. Н 03 К 3/64, 18.02.75 (прототип) .

1 !

Составитель Д. Ходырев

Редактор Г. Караулова Техред К. Шуфриц Корректор Н. Бабинец

Заказ 7217/5) Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., a. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4