Большая величина индуктивности L дросселя препятствует быстрому разряду накопителя и ограничивает возможность получения коротких импульсов.
Это один из недостатков магнитного импульсного модулятора.
Этот недостаток устраняется в многозвенных схемах модуляторов, в которых в насыщенном состоянии индуктивность дросселя каждого последующего звена много меньше предыдущего: L///<<L//<<L/.
Время разряда каждого из конденсаторов равно полупериоду Ti/2 собственных
колебаний контура, образованному конденсаторами и дросселями, например, |
|
t/Р= [L/C1C2 /(C1+C2)] и т.п. |
|
Время разряда каждого последующего конденсатора уменьшается |
|
(t/Р>> t//Р >> t///Р), а ток разряда растет. |
|
Если при питании МИМ от источника переменного тока частота следования |
|
импульсов совпадает с частотой питающего тока, то при питании от источника |
|
постоянного тока может быть обеспечена любая требуемая частота следования |
23 |
импульсов. |
Но кроме магнитных коммутаторов схема должна содержать преобразователь энергии постоянного тока в энергию переменного импульсного тока (лампа, тиратрон или тиристор).
Простейшая схема магнитного импульсного модулятора с питанием от источника постоянного тока представлена на рис..
|
|
|
UП |
|
|
|
|
|
|
IП |
LП |
Рис. |
|
|
L0 |
|
|
|
||
|
|
|
|
ИТ |
||
|
i |
|
L |
|
||
|
|
IL |
К |
|||
E = |
С |
UC |
||||
|
|
высокочастотному |
||||
|
|
|
|
|
генератору |
При поджигании тиратрона начинается резонансный заряд накопительной ёмкости. Тиратрон гаснет, когда напряжение на ёмкости С достигает максимального значения. В этот момент зарядный ток (и ток через тиратрон) проходит через нулевое значение. Максимальное напряжение на ёмкости С благодаря использованию резонансного заряда почти в 2 раза превышает напряжение источника Е. Когда напряжение на ёмкости достигнет максимального значения (и, соответствующей ему, максимальной индукции в сердечнике дросселя), происходит её разряд через нелинейную индуктивность L и на нагрузке формируется импульс напряжения.
Недостатком всех схем магнитных импульсных модуляторов является трудность
регулировки длительности импульсов, что, например, легко обеспечивается при |
|
использовании коммутатора с электронной лампой. |
24 |
Для получения наносекундных импульсов в качестве модулятора используются высоковольтные двухтактные схемы с непосредственным питанием, реализованные на современной элементной базе (МОП - транзисторы).
Упрощённая эквивалентная схема такого модулятора приведена на рисунке 2.
Схема работает следующим образом. С приходом на затворы ключа VTSW2
положительного импульса, вырабатываемого схемой управления затворами и гальванической развязки (СУЗ и ГР), последний открывается и подключает заряженный накопительный конденсатор СНАК к магнетрону V1. Одновременно
на затворы ключа VTSW1 подаётся импульс
отрицательной полярности, надёжно запирающий транзистор этого ключа.
Время, в течение которого к магнетрону приложено напряжение, определяется длительностью управляющего импульса. Через интервал, равный длительности высоковольтного импульса напряжения, приложенного к магнетрону, полярности напряжений на затворах транзисторов ключей VTSW2 и VTSW1 меняется на
противоположные, что вызывает переключение ключей.
25
При этом VTsw2 закрывается, отключая СНАК от магнетрона, а VTSW1 открывается и шунтирует магнетрон своим внутренним сопротивлением RSW.ВКЛ, разряжая тем самым паразитную ёмкость магнетрона и формируя на нём спад импульса напряжения.
Применение описанных выше принципов построения импульсных модуляторов позволяет значительно повысить их эффективность и надёжность по сравнению с традиционно применяемыми схемотехническими решениями. Реализованы ИМ для магнетрона диапазона 3 мм с напряжением на аноде 11,5 кВ и импульсным током 12 А. Модулятор формирует импульсы длительностью 80...150 нс при минимальной скважности 500.
Итоги: Модуляторы различных типов в энергетическом отношении примерно одинаковы, их КПД=0.7…0.8. Модуляторы на «жесткой» лампе отличаются устойчивой работой и формой импульса, мало зависящей от RАЭ.
Модуляторы на «мягкой» лампе имеют меньшие габариты и массу, но меняют форму напряжения на выходе от изменения RАЭ и могут выйти из строя без дополнительной защиты. Модуляторы на тиристорах и НИН характеризуются большим сроком службы.
26