Малогабаритний широтно-імпульсний модулятор, стійкий до впливу іонізуючим випромінюванням

 

Винахід відноситься до автоматики та імпульсної техніки і може застосовуватися при створенні джерел вторинного електроживлення (ИВЭП) апаратури систем управління об'єктами ракетно-космічної та авіаційної техніки, а також робототехнічними комплексами, призначеними для ліквідації наслідків аварій на об'єктах атомної промисловості, гасіння пожеж на нафтових і газодобувних промислах. До таких ИВЭП пред'являються підвищені вимоги по надійності роботи і збереження точності параметрів у несприятливих зовнішніх умовах. До цих умов відносяться механічні дії (лінійні перевантаження, удари і широкосмугова вібрація), широкий діапазон зміни температури навколишнього середовища (від -60 до +125°С), а також дія іонізуючого випромінювання космічного простору, атомних енергетичних установок і забрудненої місцевості. Важливою вимогою є і мінімальні об'ємно-масові характеристики (ОМХ).

При проектуванні сучасних ИВЭП, як правило, використовують принцип широтно-імпульсної модуляції, що дозволяє виробляти оптимальну фільтрацію вихідного напруги. Модуляцію здійснює мікросхема управління (далі ШІМ або ШІМ-контролер): занзистор-переривник джерела живлення передає навантаження більше або менше енергії.

Відома корисна модель «Широтно-імпульсний модулятор зі зворотним зв'язком» (патент UA №76525, H03K 3/033), що складається із фотодіода зворотного зв'язку, конденсатори, групи резисторів, двонаправленого ключа, логічного елемента 2АБО і діода. Недоліком даного ШІМ є те, що хоч при його розробці і задіяно мало електронних компонентів, але для забезпечення працездатності ИВЭП необхідне доповнення корисної моделі генератором тактових імпульсів (веде до збільшення ОМХ). Крім того, при великих вхідних напругах ИВЭП необхідне доповнення даного ШІМ блоком живлення, щоб уникнути виходу з ладу напівпровідникових компонентів. Для організації зворотного зв'язку використовується фотодіод, застосування якого в умовах іонізаційного випромінювання неможливо.

Відома також корисна модель «Широтно-імпульсний модулятор» (патент UA №25231, G05F 1/56), у якій для організації зворотного зв'язку можна використовувати датчик струму, включаючи його послідовно з транзисторним ключем-переривником ИВЭП. Недоліком даного типу зворотного зв'язку (зворотний зв'язок по струму) є те, що на виході ИВЭП будуть спостерігатися значні відхилення вихідної напруги від номіналу середнього значення. Кром�го» варіанти зворотного зв'язку по струму в ИВЭП, побудованих за типом однотактний перетворювачів (установка датчика струму між «землею» і силовим ключем). Застосування даної корисної моделі в несприятливих умовах також ускладнюється наявністю підлаштування резистора (регулюючий елемент).

Найбільш повно поставлену задачу вирішують мікросхеми 1363ЕУ (перебуває на стадії завершення ОКР компанії ВАТ «Ангстрем» - АЕЯР.431420.946 ТУ) - закордонний аналог LM5025, яка може бути взята за прототип. В мікросхему закладені всі необхідні функції для реалізації ИВЭП. Мікросхема має можливості організації в ИВЭП зворотного зв'язку за напругою, дворівневої захисту по струму, «м'якого» старту, вхідного «монітора» по нижньому рівню, корекції крутизни пилки, активного демпфування (має додатковий висновок з установкою «мертвого» часу), живлення ШІМ-контролера в сталому режимі «за рахунок власних потреб». До недоліків даної мікросхеми слід віднести наступне: неочевидний спосіб організації струмового зворотного зв'язку, що також веде до збільшення кількості зовнішніх навісних компонентів, отже, і габаритів ИВЭП в цілому. Також мікросхема має надлишкову захист по струму, відсутній вхідний монітор по верхньому рівні�у зворотний зв'язок підсилювача помилки по напрузі.

Для вирішення поставлених завдань пропонується малогабаритний широтно-імпульсний модулятор, стійкий до впливу іонізаційним випромінюванням.

Опис сутності винаходу

Малогабаритний широтно-імпульсний модулятор, стійкий до впливу іонізуючим випромінюванням, складається з (див. фіг.1) внутрішнього блоку живлення 1, генератора пилкоподібних імпульсів 2, блоку підсилення сигналів зворотних зв'язків 3, параметричного формувача вихідних імпульсів 4 і блоку формування вихідних імпульсів 5. Перший (високий вхідний напруга) і другий (низьке вхідна напруга) входи внутрішнього блоку живлення 1 є відповідними входами пристрою, а перший вхід внутрішнього блоку живлення 1 також є сьомим входом блоку формування вихідних імпульсів 5. Перший (низьковольтний) вихід внутрішнього блоку живлення 1 з'єднаний з першим входом генератора пилкоподібних імпульсів 2, п'ятим входом блоку підсилення сигналів зворотних зв'язків 3, шостим входом блоку формування вихідних імпульсів 5 і першим входом параметричного формувача вихідних імпульсів 4. Другий вихід внутрішнього блоку живлення 1 з'єднаний з четвертим входом блоку підсилення сигналів зворотних зв'язків 3 і п'ятим входом другим входом параметричного формувача вихідних імпульсів 4. Перший вихід генератора пилкоподібних імпульсів 2 з'єднаний з третім входом блоку підсилення сигналів зворотних зв'язків 3. Другий і третій виходи генератора пилкоподібних імпульсів 2 з'єднані з четвертим і третім входами блоку формування вихідних імпульсів 5 відповідно. Перший і другий входи блоку підсилення сигналів зворотних зв'язків 3 є входами зворотних зв'язків пристрою, відповідно, третім і четвертим входами пристрою. Перший і другий вихід блоку підсилення сигналів зворотних зв'язків 3 з'єднані з першим і другим входами блоку формування вихідних імпульсів 5 відповідно. Третій і четвертий входи параметричного формувача вихідних імпульсів 4 з'єднані з першим і другим виходами блоку формування вихідних імпульсів 5. Перший і другий виходи параметричного формувача вихідних імпульсів 4 є відповідними виходами пристрою.

Блок внутрішнього живлення (див. фіг.2) складається з блоку перемикання 6, блоку управління 7, блоку низьковольтного живлення 8, джерела опорного напруги 9, високовольтного блоку живлення 10. Перший і другий входи блока перемикання 6 є відповідними входами блока живлення. Вихід блока перемикання 6 підключений до пвольтного живлення 10. До керуючого входу 3 блока перемикання 6 підключений вихід блоку управління 7. Третій вхід блоку управління 7 підключений до другого входу блока перемикання 6 і, відповідно, є другим входом блоку внутрішнього живлення. Вихід блоку опорного напруги 9 підключений до других входів блоку управління 7, блоку низьковольтного живлення 8 і високовольтного живлення 10 і є другим виходом внутрішнього блоку живлення. Виходи блоку низьковольтного живлення 8 і високовольтного блоку живлення 10 є першим і третім виходами внутрішнього блоку живлення.

Генератор пилкоподібних імпульсів в свою чергу складається з (див. фіг.3) блоку установки частоти 11, генератора постійного струму 12, тригера 13 і блоку зміщення 14. Вихід блоку установки частоти 11 з'єднаний з першим входом тригера 13, з виходом генератора постійного струму 12, і є першим виходом генератора пилкоподібних імпульсів. Вхід генератора постійного струму 12 з'єднаний з першим виходом блока зсуву 14. Вихід тригера 13 з'єднаний з входом блоку зміщення 14 і є другим виходом генератора пилкоподібних імпульсів. Другий вихід блока зсуву 14 є третім виходом генератора пилкоподібної напруги.

Блок посилення сигналмирователя рівня м'якого старту 18, суматора 19, підсилювача зворотного зв'язку за напругою 20 і підсилювача зворотного зв'язку по струму 21. Вихід генератора постійного струму 15 з'єднаний з входом формувача рівня м'якого старту 18. Перший (негативний) вхід інвертора 16 є першим входом блоку підсилення сигналів зворотних зв'язків, а другий (позитивний) вхід - четвертим входом блоку підсилення сигналів зворотних зв'язків. Вихід інвертора 16 з'єднаний з другим (негативним) входом підсилювача зворотного зв'язку по напрузі 20. Вхід буферного підсилювача 17 є третім входом блоку підсилення сигналів зворотного зв'язку. Вихід буферного підсилювача 17 з'єднаний з першим входом суматора 19. Вихід формувача рівня м'якого старту 18 з'єднаний з першим (позитивним) входом підсилювача зворотного зв'язку по напрузі 20. Другий вхід суматора 19 є другим входом блока підсилення сигналів зворотних зв'язків. Вихід підсилювача зворотного зв'язку по напрузі 20 є першим виходом блоку підсилення сигналів зворотного зв'язку. Вихід підсилювача зворотного зв'язку по струму є другим виходом блоку підсилення сигналів зворотних зв'язків.

Блок формування вихідних імпульсів складається з (див. фіг.5) блоку скидання вихідної напруги 22, блоку примусового сбра І 26, логічного елемента АБО 27 і RS-тригера 28. Перший (негативний) і другий (позитивний) входи блоку скидання вихідної напруги є першим і другим входами блоку формування вихідних імпульсів відповідно. Вихід блоку скидання вихідної напруги 22 з'єднаний з першим входом логічного елементу АБО 27. Вихід блоку примусового скидання вихідної напруги 23 з'єднаний з другим входом логічного елементу АБО 27, а його вхід є четвертим входом блоку формування вихідних імпульсів. Вихід блоку установки вихідної напруги 24 з'єднаний з настановним входом RS-тригера 28, а його вхід з'єднаний виходом логічного елемента І 26. Перший і другий входи вхідного монітора 25 є шостим і сьомим входом блоку формування вихідних імпульсів. Вихід вхідного монітора 25 підключений до другого входу логічного елемента І 26. Перший вхід логічного елемента І 26 є третім входом блоку формування вихідного імпульсу. Вхід скидання RS-тригера 28 з'єднаний з виходом логічного елемента АБО 27. Прямий і інверсний виходи RS-тригера 28 є першим і другим виходами блоку формування вихідних імпульсів відповідно.

Параметричний формувач вихідних імпульсів�ного драйвера 31. Перший і другий вхід формувача мертвого часу 29 є третім і четвертим входами параметричного формувача вихідних імпульсів. Третій вхід формувача мертвого часу 29 є першим входом параметричного формувача вихідних імпульсів, а також входом низьковольтного живлення. Перший вихід формувача мертвого часу 29 з'єднаний з першим входом основного вихідного драйвера 30. Другий вихід - з першим входом додаткового вихідного драйвера 31. Другі входи основного вихідного драйвера 30 і додаткового вихідного драйвера 31 є другим входом параметричного перетворювача вихідних імпульсів. Виходи основного вихідного драйвера 30 і додаткового вихідного драйвера 31 є першим і другим виходами параметричного формувача вихідних імпульсів.

Блок установки частоти побудований наступним чином (див. фіг.7): вихід генератора постійного струму з'єднаний з першим висновком резистора, другий висновок якого з'єднаний з частотозадающим конденсатором і одночасно є виходом блоку установки частоти, а другий висновок конденсатора підключений до шини «земля».

На вхід блока зсуву (див. фіг.8) подається вихідний сигнал тригера. Входначала на інвертор 32, а потім резистивний дільник R3-R5. Виходами блоку зміщення є середні точки резистивних подільників.

Формувач рівня м'якого старту (див. фіг.9) складається з обмежувача напруги і RC-ланцюга. Входом формувача рівня м'якого старту є перший висновок резистора R6. Другий висновок резистора R6 з'єднаний з першими висновками времязадающего конденсатора С2 і обмежувача напруги VD1, а також є виходом формувача рівня м'якого старту. Другі висновки времязадающего конденсатора C2 і обмежувача напруги VD1 підключені до землі.

Блок примусового скидання вихідної напруги (див. фіг.10) складається з тригера 33, і RC-ланцюга R7-C3. Вхідний сигнал надходить на перший висновок резистора R7 і перший вхід тригера 33. Другий висновок резистора R7 з'єднаний з другим входом тригера 33 і першим висновком конденсатора C3. Другий висновок конденсатора C3 приєднаний до землі. Вихід тригера 33 є виходом блоку примусового скидання вихідної напруги. Блок установки вихідної напруги аналогічний за будовою блоку примусового скидання вихідної напруги.

Вхідний монітор (див. фіг.11) складається з резисторів R8-R11, тригера верхнього рівня 34, тригера нижнього рівня 35, вихідного логторой висновок резистора R8 підключений до першого висновку резистора R9 і до першого висновку (позитивний) тригера нижнього рівня 35. Другий висновок резистора R10 підключений до першого висновку резистора R11 і до першого висновку (негативний) тригера верхнього рівня 34. Другі виводи резисторів R9 і R11 підключені до землі. Другий вхід тригера нижнього рівня 35 (негативний) і другий вхід тригера верхнього рівня 34 (позитивний) з'єднані і є першим входом вхідного монітора. Перший вхід логічного елемента І 36 підключений до виходу тригера верхнього рівня 34. Другий вхід логічного елемента І 36 підключений до виходу тригера нижнього рівня 35. Вихід логічного елемента І 36 є виходом вхідного монітора.

Формувач мертвого часу (див. фіг.12) складається з вхідного дільника напруги 37, регульованого генератора постійного струму 38, формувача затримки фронтів/спадів 39, блоку порівняння основного 40, формувача рівня порівняння 41 і блоку порівняння додаткового 42. Перший і другий входи вхідного дільника напруги 37 є відповідно першим та другим входами формувача мертвого часу. Перший і другий виходи дільника вихідної напруги 37 підключені до першого (позитивного) і другого (негативного) входів регульованого генератора постійного струму 38 відповідно. Вихід генератора пос�нтов/спадів 39 підключений до перших входів блоку порівняння основного 40 і блоку порівняння додаткового 42. Вихід формувача рівня порівняння підключений до других входів блоку порівняння основного 40 і блоку порівняння додаткового 42. Виходи блоку порівняння основного 40 і блоку порівняння додаткового 42 є першим і другим виходами формувача мертвого часу відповідно.

Вихідний драйвер основний (див. фіг.13) складається з резисторів R12, R13 і польових транзисторів VT1-VT3. Перші висновки резисторів R12 і R13 з'єднані і є другим входом драйвера основного. Другі виводи резисторів R12 і R13 підключені до стоків транзисторів VT1 і VT2 відповідно. Затвор транзистора VT1 є першим входом вихідного драйвера основного. Стік транзистора VT1 підключений до затворам транзисторів VT2 і VT3. Витік транзистора VT2 з'єднаний з витоком транзистора VT3 і є виходом вихідного драйвера основного. Витік транзистора VT1 і стік транзистора VT3 підключені до землі.

Структура вихідного драйвера додаткового аналогічна структурі драйвера вихідного основного.

Малогабаритний широтно-імпульсний модулятор, стійкий до впливу іонізуючого випромінювання, працює наступним чином. У момент появи харчування на першому вході пристрою на виході блока перемикання 6 формується напряжеольтного живлення 10. Після формування опорного напруги блоком опорного напруги 9 (стабілітрон або стабілізатор напруги типу 142ЕН) на виході блоків низьковольтного живлення 8 і високовольтного живлення 10 (можуть бути виконані на ОУ, наприклад, серії 1417, стійкою до впливу іонізуючого випромінювання по схемотехніці мікросхеми LM431) формується стабільну напругу живлення. Одночасно з цим блок управління 7 порівнює напруга на другому вході пристрою з опорною напругою і в разі перевищення вхідною напругою заданого значення перемикає живлення пристрою на вхід 2 (даними режим забезпечує більший ККД ИВЭП).

При появі низьковольтного живлення в генераторі пилкоподібних імпульсів 2 тригер 13 (може бути виконано на ОУ, наприклад, серії 1417, стійкою до впливу іонізуючого випромінювання) встановлює напруга логічної одиниці на виході, при цьому на першому виході блока зсуву 14 формується також рівень логічної одиниці, а на другому - рівень логічного нуля. В результаті генератор постійного струму 12 (може бути виконано на ОУ, наприклад, серії 1417, стійкою до впливу іонізуючого випромінювання) починає заряджати частотозадающую ємність блоку установки частоти 11. Поируется рівень логічного нуля, на другому виході блока зсуву формується рівень логічної одиниці, а генератор постійного струму перемикається в режим розряду частотозадающей ємності блоку установки частоти 11. При досягненні встановленого рівня напруги на частотозадающіх конденсаторі C1 тригер 13 перемикається в початковий стан і цикл повторюється. При зміні опору резисторів R4 і/або R5 блоку зміщення 14 змінюється модуль вхідного напруга генератора постійного струму на першій та/або другій фазі циклу роботи. Дана зміна призводить до зміни струму заряду і/або розряду частотозадаючого конденсатора C1, частоти проходження вихідних імпульсів, а також їх максимальної шпаруватості. При зміні ємності частотозадаючого конденсатора C1 блоку установки частоти 11 змінюється частота роботи пристрою.

В момент формування на виході тригера 13 рівня логічної одиниці внутрішній тригер (може бути виконаний на логічних елементах, наприклад, серії 1533, стійкою до впливу іонізуючого випромінювання) блоку установки вихідної напруги, що входить до складу блоку формування вихідних імпульсів, формує інсталяційний імпульс RS-тригера 28. Необхідно відзначити, що дана ситуація м�ижнего рівня 35 (можуть бути виконані на ОУ, наприклад, серії 1417, стійкою до впливу іонізуючого випромінювання) порівнюють вхідна напруга з опорною напругою, одержуваних від внутрішнього блоку живлення 1. У разі, якщо вхідна напруга попадає в допустимий діапазон (встановлюється резисторами R9, R11), на виході вхідного монітора 25 формується рівень логічної одиниці, що дає можливість логічного елемента І 26 виступати в якості повторювача вихідного сигналу тригера 13 від генератора пилкоподібних імпульсів 2. В іншому випадку, якщо вхідна напруга не потрапляє у встановлений інтервал, на виході вхідного монітора 25 формується рівень логічного нуля, на виході І 26 - логічний нуль, імпульси установки на RS-тригер 28 не надходять, пристрій знаходиться у вимкненому стані.

Після того, як на виході RS-тригера 28 (може бути виконано на логічних елементах, наприклад, серії 1533, стійкою до впливу іонізуючого випромінювання) з'явиться високий логічний рівень, можливі два шляхи його переходу в нульовий стан: за рахунок перемикання блоку скидання вихідної напруги 22, або за рахунок перемикання блоку примусового скидання вихідної напруги 23 (або одночасне перемикання блоків, що не впливає �ерез логічний елемент АБО 27. Блок примусового скидання вихідної напруги 23 необхідний для збереження працездатності пристрою і ИВЭП в цілому в результаті виникнення будь-яких нештатних ситуацій в роботі ИВЭП (збій у роботі OC, наприклад, в результаті впливу ШІ). Якщо скидання виконується блоком примусового скидання вихідної напруги, то з виходу логічного елемента ЧИ блоку зміщення 14, входить до складу генератора пилкоподібних імпульсів 2, формується перехід зі стану логічного нуля в стан логічної одиниці. Даний перехід обумовлюється зворотним переходом тригера 13 в результаті заряду до встановленого рівня частотозадаючого конденсатора С1 блоку установки частоти 11. Після цього тригер 33 формує короткий імпульс, який, проходячи через логічний елемент І 27, скидає RS-тригер 28.

Якщо скидання виконується блоком скидання вихідної напруги 22 (може бути виконаний на компараторі, наприклад, серії 1135, стійкою до впливу іонізуючого випромінювання), то при досягненні сигналом OC по струму на позитивному вході блоку скидання вихідної напруги 22 рівня сигналу OC по напрузі на негативному вході, блок скидання вихідної напруги 22 переключиться з нульового виходноку формується наступним чином. Зовнішній сигнал OC по струму потрапляє на четвертий висновок пристрою, на другий висновок блоку підсилення сигналів зворотних зв'язків 3 і відповідно на другий вхід суматора 19 (може бути виконані як на ОУ, наприклад, серії 1417, стійкою до впливу іонізуючого випромінювання, так і на резисторах, що найбільш вигідно з точки зору ОМХ). Суматор 19 складає зовнішній сигнал OC з сигналом з генератора пилкоподібних імпульсів 2, що надходить на перший висновок суматора 19 через буферний підсилювач 17. Після складання сигналів відбувається додаткове посилення на підсилювачі зворотного зв'язку по струму 21.

Сигнал зворотного зв'язку по напрузі формується наступним чином. Зовнішній сигнал OC по напрузі потрапляє на третій висновок пристрою, перший висновок блоку підсилення сигналів зворотних зв'язків 3 і на перший вхід інвертора 16. Так як другий вхід інвертора 16 підключений до джерела опорної напруги 9, то інверсія зовнішнього сигналу OC відбувається відносно рівня ІОН і інвертований сигнал потрапляє на негативний вхід підсилювача зворотного зв'язку по напрузі 20. У момент включення пристрою генератор постійного струму 15 почне заряджати конденсатор C2, що входить до складу формувача рівня м'якого старту 18, до діодах 2Д212, на транзисторі 2Т9117 спільно з ОУ серії 1417). Сигнал з формувача рівня м'якого старту 18 надходить на позитивний вхід підсилювача зворотного зв'язку по напрузі 20, на виході якого до моменту заряду конденсатора C2 буде формуватися «занижений» рівень сигналу OC по напрузі, що буде призводити до більш раннього скидання RS-тригера 28, отже, меншим тривалості вихідних імпульсів. Після заряду конденсатора C2 сигнал формувача рівня м'якого старту буде відніматися з постійної складової сигналу на негативному вході підсилювача зворотного зв'язку по напрузі 20, рівній рівню джерела опорного напруги 9. Отже, після заряду конденсатора C2 сигнал формувача рівня м'якого старту не буде чинити впливу на роботу пристрою.

Після того, як вихідний сигнал формується RS-тригером 28, параметричний формувач вихідного сигналу 29 ділить вхідний сигнал на два, перетворює їх за часом і посилює по потужності. Сигнали з RS-тригера 28 потрапляють на дільник вхідної напруги 37 (може бути виконаний на трьох послідовно з'єднаних резистора, з другого з яких знімається диференціальне вхідна напруга регульованого гемого генератора постійного струму 38, а отже, мертве час), а потім на регульований генератор постійного струму 38 (може бути виконано на ОУ, наприклад, серії 1417, стійкою до впливу іонізуючого випромінювання). Регульований генератор постійного струму 38 спільно з формувачем затримки фронту/спаду 39 (може бути виконаний у вигляді RC-ланцюга як блок установки частоти 11) формує лінійно-наростаючі фронти і лінійно-спадають спади основного сигналу. Далі сигнал потрапляє на позитивні входи блоку порівняння основного 40 і блоку порівняння додаткового 41 (аналогічні за будовою і можуть бути виконані на ОУ серії 1417 або компараторах серії 1135 з вхідним резистивним дільником з негативним входів, причому в цьому випадку коефіцієнт ділення на ньому в блоці порівняння основному 40 має бути 0,5, а в блоці порівняння додаткового менше 0,5), на негативні входи яких подається напруга з блоку низьковольтного живлення 8. В результаті основний (непреобразованний) імпульс з блоку порівняння основного 39 потрапляє на основний вихідний драйвер 30, а додатковий (збільшений на два «мертвих» часу) з блоку порівняння додаткового 42 - на додатковий вихідний драйвер 31.

Основний вихідний драйвер 30 і доповнить�ю високовольтного блоку живлення 10, і до струму, обмежуваного резистором R13, що необхідно для здійснення управління силовим ключем ИВЭП. Отримані сигнали надходять на вихід пристрою.

Необхідно відзначити, що при виконанні пристрою на базовому матричному кристалі (наприклад, 5400БК2У) можна досягти не лише значного зменшення габаритів, але і підвищення рівня стійкості до зовнішніх факторів впливає.

Таким чином, у пропонованому широтно-імпульсному модуляторі усунені зазначені недоліки відомих рішень, а саме забезпечена довготривала стабільність параметрів точності перетворювача при роботі в широкому діапазоні зміни температур і в полях іонізуючого випромінювання, а також забезпечені менші ОМХ порівняно з раніше існуючими пристроями. Крім того, структурна схема основних вузлів пристрою порівняно з прототипом дещо спрощена (усунута дворівнева захист, спрощено блок внутрішнього живлення, спрощена організація м'якого старту), внаслідок чого у приблизно тих же габаритах з'являється можливість додавання додаткових функцій (вхідний монітор за двома рівнями, м'який старт, очевидна струмова OC), а при реалізації даного пристрою на БМК возми фільтрами). Дані факти дозволяють застосовувати пропонований ШІМ в ИВЭП систем управління авіаційною та ракетно-космічними об'єктами, а також робототехнічними комплексами.

1. Малогабаритний широтно-імпульсний модулятор, стійкий до впливу іонізуючим випромінюванням, відрізняється тим, що містить блок внутрішнього живлення, генератор пилкоподібних імпульсів, блок підсилення сигналів зворотних зв'язків, блок формування вихідних імпульсів і параметричний формувач вихідних імпульсів з можливістю формування вихідних сигналів і установки мертвого часу між ними, причому перший і другий входи внутрішнього блоку живлення, а також перший і другий входи блоку підсилення сигналів зворотних зв'язків є першим, другим, третім і четвертим входами пристрою відповідно, низьковольтний вихід внутрішнього блоку живлення з'єднаний з входами інших вузлів пристрою, високовольтний вихід блоку живлення з'єднаний з входом харчування параметричного формувача вихідних імпульсів, а виходи параметричного формувача вихідних імпульсів є виходами пристрою, при цьому перший вихід генератора пилкоподібних імпульсів з'єднаний з третім входом блоку підсилення сигналів обпервий і другий входи якого з'єднані з першим і другим виходами блоку підсилення сигналів зворотного зв'язку, а виходи блоку формування вихідних імпульсів сполучені з третім і четвертим входом параметричного формувача вихідних імпульсів, при цьому генератор пилкоподібних імпульсів містить генератор постійного струму, блок підсилення сигналів зворотних зв'язків містить суматор, блок формування вихідних імпульсів містить RS-тригер, а параметричний формувач вихідних імпульсів включає формувач мертвого часу, який містить генератор постійного струму, так що генератор постійного струму і RS-тригер генератора пилкоподібних імпульсів, а також генератор постійного струму формувача мертвого часу виконані стійкими до впливу іонізуючого випромінювання.

2. Модулятор за п. 1, який відрізняється тим, що генератор пилкоподібних імпульсів складається з тригера, блоку зміщення, генератора постійного струму, блоку установки частоти, виконаних стійкими до впливу іонізуючого випромінювання, причому при зміні двох резисторів, що входять до складу блоку зміщення, змінюється швидкість розряду і заряду частотозадаючого конденсатора, що входить до складу блоку установки частоти, а при зміні ємності частотозадаючого конденсатора змінюється частота проходження виходнѺлючени генератор постійного струму, інвертор, буферний підсилювач-формувач рівня м'якого старту, суматор, підсилювач зворотного зв'язку по напрузі і підсилювач зворотного зв'язку по струму, виконані стійкими до впливу іонізуючого випромінювання.

4. Модулятор за п. 1, який відрізняється тим, що блок формування вихідних імпульсів складається з блоку скидання вихідної напруги, блоку примусового скидання вихідної напруги, блоку установки вихідної напруги, вхідного монітора, логічного елемента І, логічного елемента АБО RS-тригера, виконаних стійкими до впливу іонізуючого випромінювання.

5. Модулятор за п. 1, який відрізняється тим, що параметричний формувач вихідних імпульсів з можливістю формування посилених вихідних сигналів і установки мертвого часу між ними включає формувач мертвого часу, а також основний і додатковий вихідні драйвери, кожен з яких складається з двох резисторів і трьох польових транзисторів, виконаних стійкими до впливу іонізуючого випромінювання.

6. Модулятор за п. 3, який відрізняється тим, що формувач рівня м'якого старту складається з обмежувача напруги і RC-ланцюга, причому обмежувач напруги встановлений паралельно конденсатору иходного напруги включає тригер і RC-ланцюга, вхідний сигнал надходить на перший вхід резистора і перший вхід тригера, а його вихід є виходом блоку примусового скидання вихідної напруги.

8. Модулятор за п. 4, який відрізняється тим, що вхідний монітор складається з групи резисторів, двох тригерів і вихідного логічного елемента В.

9. Модулятор за п. 5, який відрізняється тим, що формувач мертвого часу складається з вхідного дільника напруги, регульованого генератора постійного струму, формувача затримки фронтів/спадів і двох блоків порівняння, виконаних стійкими до впливу іонізуючого випромінювання.



 

Схожі патенти:

Генератор імпульсів на лавинном транзисторі з підвищеними ккд і частотою проходження імпульсів (варіанти)

Винахід відноситься до імпульсної техніки і може бути використане в імпульсних схемах різного призначення. Досягнутий технічний результат - підвищення надійності роботи при можливості багаторазового підвищення частоти імпульсів. Генератор імпульсів по першому варіанту містить накопичувальний конденсатор, діод, включений зустрічно-паралельно переходу емітер-база лавинного транзистора, база якого з'єднана через обмежувальний резистор з джерелом замикаючого напруги, зарядний дросель, джерело живлення, при цьому накопичувальний конденсатор підключений першим висновком до колектора лавинного транзистора, а другим виводом через навантаження з'єднаний з емітером лавинного транзистора і загальним проводом. Генератор імпульсів по другому варіанту містить накопичувальний конденсатор, обмежувальний резистор, зарядний дросель, один висновок якого підключений до джерела живлення, а другий - до колектора лавинного транзистора, керуючий транзистор, до колектора якого приєднаний другий висновок обмежувального резистора, причому база керуючого транзистора через стабілітрон з'єднана з емітером лавинного транзистора, а через шунтувальний резистор - зі своїм эмиттеро

Спосіб управління зарядним пристроєм ємнісного накопичувача енергії з дозуючими конденсаторами

Винахід відноситься до способів керування зарядними пристроями накопичувальних конденсаторів і може бути використане в електрофізичних установках з ємнісними накопичувачами енергії. Запропоновано спосіб управління зарядними пристроями ємнісного накопичувача енергії на початковій стадії зарядки робочу частоту змінювати функції поточного значення напруги ємнісного накопичувача енергії, а на основній стадії вибирати її величину виходячи з необхідного максимального значення потужності на циклі зарядки. Спосіб дозволяє отримати технічний результат - підвищити надійність роботи зарядних пристроїв з дозуючими конденсаторами, коефіцієнт використання первинного джерела живлення, а також скоротити час зарядки. 4 іл.

Пристрій для формування імпульсів гальмівного випромінювання

Винахід відноситься до високовольтної імпульсної техніки і може бути використане в імпульсному рентгенівському прискорювачі прямої дії. Технічний результат - формування серії послідовності імпульсів гальмівного випромінювання з мінімальним розміром фокусної плями для реєстрації швидкоплинних процесів. Пристрій для формування імпульсів гальмівного випромінювання містить генератор з індуктивним накопичувачем і электровзривающимися послідовно з'єднаними провідниками різного діаметру, ускорительную трубку з вакуумним діодом з «зверненим» катодом, що загострює розрядник, при цьому діаметр di і довжина li электровзривающихся провідників 2 визначаються за формулами: , де di - діаметр электровзривающегося провідника; W - енергія, запасена в генераторі; ρ - хвильовий опір розрядного контуру; , де li - довжина послідовно включених электровзривающихся провідників; Si - площа їх поперечного перерізу, γ - питомий електричний опір; ρ - хвильовий опір розрядного контуру; k≥0,03 - емпірично визначений коефіцієнт пропорційності. 1 з.п. ф-ли, 4 іл.

Джерело живлення для станцій безобмоточного розмагнічування кораблів

Винахід відноситься до області розмагнічування кораблів і може бути використане для живлення робочих обмоток розмагнічування з установкою на судах розмагнічування і на берегових станціях розмагнічування натомість використовуваних в даний час електромеханічних систем. В основі винаходу лежить використання ємнісного накопичувача енергії та принцип широтно-імпульсної модуляції для забезпечення підвищеної точності підтримки заданих параметрів імпульсів розмагнічування. Технічним результатом є зниження вимог до потужності живильної мережі, зменшення масогабаритних характеристик, високий ККД, простота обслуговування, безшумність і підвищення надійності. 1 з.п. ф-ли, 4 іл.

Формувач послідовності прямокутних імпульсів із змінною тривалістю і інтервалом

Винахід відноситься до імпульсної техніки і може бути використане в пристроях радиоавтоматики і системах автоматичного управління літальними апаратами. Технічним результатом є формування послідовності двох прямокутних імпульсів з можливістю зміни в широких межах їх тривалості (від 100 мс до 150-200 с) і інтервалу між ними (від 4 до 215 с). Пристрій містить чотири тригера Шмітта, джерело коливань довільної форми, три перемикача на два положення, джерело постійної напруги, два дільника напруги, інтегратор, перемножувач сигналів, два вичитающих пристрою і підсумкове пристрій. 2 іл., 1 табл.

Трансформаторний спосіб управління транзистором

Винахід відноситься до галузі управління транзистором і може використовуватися в автоматики, телемеханіки, робототехніки. Досягнутий технічний результат - забезпечення надійної ізоляції між керуючою і керованою ланцюгом. Трансформаторний спосіб управління транзистором характеризується тим, що вихідна силова керована ланцюг транзистора гальванічно розв'язується по базі з керуючою слабкострумової ланцюгом трансформаторної зв'язком вторинною обмоткою трансформатора, який може містити або не містити сердечник, при цьому керуюча ланцюг має качор в якості первинної обмотки трансформатора, який може мати не залежний від керованої ланцюга джерело живлення. 2 іл.

Спосіб обліку стріли провисання проводів трифазному трипровідному лінії електропередачі при її узгодженні з електричним навантаженням

Використання: в області електротехніки. Технічний результат - зменшення втрат електричної енергії. Узгодження трифазному трипровідному лінії електропередачі з електричним навантаженням досягається в результаті виконання певних умов, які посезонно можуть змінюватися внаслідок зміни первинних параметрів трифазному трипровідному лінії електропередачі, визначаються з урахуванням величини стріли провисання кожного проводу цієї лінії електропередачі. Посезонное зміна стріли провисання кожного проводу вимірюється за допомогою далекомірів. Узгодження полягає в зіставленні фактичного і еталонного опорів навантаження, напруги в кінці лінії або струмів, що надходять в навантаження. Вихідні дані про напругах і струмах в лінії отримують через пристрій сполучення або датчики, виконані у вигляді трансформаторів напруги і струму, спектроаналізаторів, дільників напруги або шунтів змінного струму. В результаті обробки вихідних даних у процесорі формуються керуючі сигнали для коригувальних органів, у якості яких можуть бути використані пристрої РПН силових трансформаторів, автоматизовані технологічні комплекси, накоанции інших типів. 1 з.п. ф-ли, 7 іл.

Спосіб стабілізації параметрів високовольтних імпульсів

Винахід відноситься до газорозрядної техніці, зокрема до схем генераторів високовольтних імпульсів з газорозрядним комутатором струму і індуктивним накопичувачем енергії, і може бути використане при створенні генераторів високовольтних імпульсів зі стабільними параметрами. Технічний результат - стабілізація параметрів генерованих імпульсів: амплітуди струму, амплітуди напруги на навантаженні і тривалості переднього фронту імпульсу напруги. Пропоноване винахід відрізняється тим, що в схемі включення газорозрядного комутуючого пристрою, що містить індуктивний накопичувач енергії, газорозрядний переривник струму, схему керування, датчик контролю температури, підсилювач, регулятор напруги, введена негативний зворотний зв'язок по напрузі розжарення водневого генератора газорозрядного комутуючого пристрою. 4 іл.

Пристрій заряду накопичувального конденсатора

Винахід відноситься до пристроїв заряду ємнісних накопичувачів електричної енергії, широко використовуються в імпульсній техніці, і може бути використане для «повільного» заряду конденсатора ємнісного накопичувача електричної енергії від джерела струму обмеженої потужності. Технічний результат полягає в підвищенні ККД і скорочення часу заряду накопичувального конденсатора. Пристрій містить джерело постійної напруги і трансформатор струму, перший висновок вторинної обмотки якого підключений до першого електрода накопичувального конденсатора, а другий електрод накопичувального конденсатора підключений до другого висновку вторинної обмотки трансформатора, в емітер керованого ключа включений датчик струму, вихід якого підключений до входу компаратора, а вихід компаратора - до входу генератора імпульсів, вихід якого підключений до керуючого входу керованого ключа, а другий вхід генератора імпульсів підключений до виходу компаратора напруги, вихід якого підключений до датчика струму у вторинній обмотці трансформатора. 2 іл.

Многомодульний генератор високовольтних імпульсів мультитераваттной потужності

Винахід відноситься до засобів систем енергопостачання установок для досліджень у різних областях фізики високих густин енергії. Технічний результат полягає в зменшенні різниці часу спрацьовування модулів мультитераваттного генератора. У пристрої система формування високовольтних імпульсів модуля виконана на основі подвійної ступінчастою формує лінії (ДСФЛ), а предимпульсний комутатор складається з керованих розрядників, що спрацьовують на спаді першої позитивної напівхвилі напруги, що формується ДСФЛ, причому внутрішній заземлений електрод подвійний ступінчастою формує лінії утворює пріосевой порожнину, в якій прокладені пускові кабелі для запуску розрядників предимпульсного комутатора. 1 з.п. ф-ли, 3 іл.
Up!