RU2234804C1

RU2234804C1 - Pulse modulator (alternatives)

Info

Publication number: RU2234804C1
Application number: RU2003109052/09A
Authority: RU
Inventors: А.В. Щербаков (RU); А.В. Щербаков; В.Г. Калинин (RU); В.Г. Калинин
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И.Ленина"
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-08-20

Abstract

FIELD: switch-mode power supplies for reactor chambers of plasma chemical reactors.

SUBSTANCE: pulse modulator has power supply designed for operation into variable-capacitance load at pulse generation instant and controlled electronic switching members with flat control characteristic, primary energy storage capacitor with partial discharge of stored energy, and secondary energy storage inductor. Modulator shapes bursts of variable-polarity Gaussian pulses across load. Leading and training edge shaping processes are resonance-tuned at frequency of storage inductor and load capacitor reactive parameters.

EFFECT: enhanced reliability of dc-to-nanosecond-pulse voltage conversion at any kind of abnormal breakdown in load and its parameter change.

3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к модуляторам, работающим на комплексную нагрузку, параметры которой изменяются в момент формирования импульса. Нагрузка имеет большую долю емкостной составляющей, и для ее питания требуются импульсы большой амплитуды напряжения (десятки киловольт), тока (сотни ампер) с малой длительностью импульса (десятки, сотни наносекунд). Модулятор предназначен для питания реакторных камер плазмохимического реактора, осуществляющего плазмохимическое преобразование химического состава топочных газов.The invention relates to modulators operating on a complex load, the parameters of which change at the moment of pulse formation. A load has a large fraction of the capacitive component, and for its supply pulses of a large amplitude of voltage (tens of kilovolts), current (hundreds of amperes) with a short pulse duration (tens, hundreds of nanoseconds) are required. The modulator is designed to power the reactor chambers of a plasma chemical reactor carrying out plasma chemical conversion of the chemical composition of flue gases.

Известен источник высокого импульсного напряжения, выполненный с использованием неуправляемого разрядника, который не позволяет осуществлять длительную работу устройства со сравнительно высокой частотой. Штатные пробои в реакторной камере могут приводить к периодическому сбою в работе источника [1].A known source of high pulse voltage, made using an uncontrolled arrester, which does not allow long-term operation of the device with a relatively high frequency. Regular breakdowns in the reactor chamber can lead to a periodic malfunction of the source [1].

Этот источник формирует однополярные импульсы случайной формы, которая может произвольно изменяться при изменении параметров среды реакторной камеры, и имеет сравнительно небольшой срок службы разрядника (при большой частоте повторения). Срок службы разрядника, как правило, оценивается не часами наработки, а количеством срабатываний. Схема недостаточно защищена от искровых электрических пробоев в реакторной камере, имеет низкий КПД и большие потери при штатных пробоях емкостной нагрузки.This source generates unipolar pulses of random shape, which can arbitrarily change when the parameters of the medium of the reactor chamber change, and has a relatively short service life of the spark gap (at a high repetition rate). The service life of the arrester, as a rule, is estimated not by the operating hours, but by the number of operations. The circuit is not sufficiently protected from spark electrical breakdowns in the reactor chamber, has low efficiency and large losses during regular breakdowns of capacitive load.

Известны импульсные модуляторы [2, 3, 4], формирующие знакопеременные импульсы, которые способны обеспечить устойчивую работу, однако их невозможно использовать для питания реакторных камер плазмохимических реакторов, так как в этом случае при импульсном токе нагрузки большой амплитуды невозможно получение на ней импульсов наносекундной длительности из-за сравнительно малого тока электронного ключевого элемента и большой его собственной электрической емкости, соизмеримой с емкостью нагрузки. Например, при параметрах реакторной камеры: емкости, равной 200 пФ и более, длительности импульса 50...300 нс, импульсном напряжении более 50 кВ, частоте повторения до 10 кГц, сроке службы более 8000 ч импульсные токи составляют 200...600 А.Known pulse modulators [2, 3, 4], forming alternating pulses that can provide stable operation, but they cannot be used to power the reactor chambers of plasma-chemical reactors, since in this case, with a pulsed load current of large amplitude, it is impossible to obtain pulses of nanosecond duration on it due to the relatively low current of the electronic key element and its large electrical capacitance, commensurate with the load capacitance. For example, with the parameters of the reactor chamber: a capacitance of 200 pF or more, a pulse duration of 50 ... 300 ns, a pulse voltage of more than 50 kV, a repetition frequency of up to 10 kHz, a service life of more than 8000 h, the pulse currents are 200 ... 600 A .

В качестве прототипа выбран импульсный модулятор [5] для питания емкостной нагрузки (электростатического фильтра), содержащий источник питания постоянного тока, первый и второй последовательно соединенные электронные ключевые элементы, катушку индуктивности, включенную в последовательную цепь между катодом первого ключевого элемента и анодом второго ключевого элемента, импульсный трансформатор тока в цепи катода второго ключевого элемента и систему управления с генератором управляющих импульсов, подключенную выходами к управляющим входам соответственно первого и второго ключевых элементов, причем первый ключевой элемент анодом соединен с положительным выводом источника питания, второй ключевой элемент анодом через указанную катушку индуктивности и конденсатор соединен с первым выводом нагрузки, а катодом через входную обмотку импульсного трансформатора тока - с отрицательным выводом источника питания и вторым выводом нагрузки.As a prototype, a pulse modulator [5] was selected for supplying a capacitive load (electrostatic filter), containing a DC power source, first and second series-connected electronic key elements, an inductor included in the serial circuit between the cathode of the first key element and the anode of the second key element , a pulsed current transformer in the cathode circuit of the second key element and a control system with a control pulse generator connected by outputs to the control the inputs of the first and second key elements, respectively, the first key element being connected to the positive output of the power source by the anode, the second key element being connected to the first output terminal by the anode and the capacitor connected to the first output terminal, and the negative output of the power source by the cathode through the input winding of the pulse current transformer and the second output of the load.

К недостаткам этого модулятора также можно отнести низкий КПД при формировании фронтов, сравнительно большое падение напряжения на открытом приборе и пологие фронты сравнительно большой величины при работе на емкостную нагрузку. Рабочий ключевой элемент этого модулятора коммутирует высокое напряжение непосредственно на нагрузку и таким образом ограничивает ток и напряжение импульса. При формировании импульсов наносекундной длительности ограничение столь велико, что схема практически неработоспособна. Она может формировать импульсы на нагрузке, имеющей практически нулевую емкость, а реальная емкость реакторной камеры не менее 200 пФ.The disadvantages of this modulator can also be attributed to low efficiency in the formation of fronts, a relatively large voltage drop across an open device, and gentle fronts of a relatively large magnitude when operating on a capacitive load. The working key element of this modulator switches high voltage directly to the load and thus limits the current and voltage of the pulse. In the formation of nanosecond pulses, the limitation is so great that the circuit is practically inoperative. It can form pulses on a load with almost zero capacitance, and the actual capacity of the reactor chamber is at least 200 pF.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности преобразования постоянного напряжения в импульсное большой амплитуды наносекундной длительности при любом виде нештатных пробоев в нагрузке, обеспечение стабильности формы и амплитуды импульсов при сильном изменении параметров нагрузки в момент их формирования, а также повышение КПД источника и плазмохимического реактора в целом за счет уменьшения потерь энергии.The aim of the present invention is to increase the reliability of converting direct voltage to a pulse of large amplitude of nanosecond duration for any type of abnormal breakdowns in the load, ensuring the stability of the shape and amplitude of the pulses with a strong change in the load parameters at the time of their formation, as well as increasing the efficiency of the source and plasma chemical reactor as a whole by reducing energy loss.

Для достижения этой цели в импульсный модулятор, содержащий источник питания постоянного тока, подключенные к его выводам фильтрующий конденсатор и последовательную цепь, состоящую из первого и второго управляемых электронных ключевых элементов, катушки индуктивности, включенной между отрицательным силовым электродом первого ключевого элемента и положительным силовым электродом второго ключевого элемента, и входной обмотки импульсного трансформатора тока, включенной в цепь отрицательного силового электрода второго ключевого элемента, первый конденсатор, подключенный первой обкладкой к первому выводу нагрузки, и систему управления с генератором импульсов и каналами управления соответствующих ключевых элементов, подключенную соответствующими выходами к управляющим входам ключевых элементов, а входом - к выходной обмотке импульсного трансформатора тока, введены вторая катушка индуктивности, включенная между первой обкладкой первого конденсатора и вторым выводом нагрузки, разделительный импульсный трансформатор, через который первый выход системы управления подключен к управляющему входу первого ключевого элемента, второй конденсатор, включенный в цепь выходной обмотки разделительного трансформатора, и резистор, включенный между положительным силовым электродом первого ключевого элемента и его управляющим электродом. В качестве ключевых элементов в этом случае использованы электронные приборы с жесткой характеристикой включения, например электронно-лучевые лампы или транзисторы [см. Справочник по радиолокации под редакцией Сколника. Нью-Йорк, 1970 г. - перевод с английского под общей редакцией К.Н. Трофимова, том 3. Радиолокационные устройства и системы - М.: Сов. Радио, 1978, 528 с.]. При этом положительный силовой электрод второго ключевого элемента соединен со второй обкладкой первого конденсатора, а в систему управления введены источник опорного напряжения, регулятор длительности отпирающего импульса в канале управления второго ключевого элемента и компаратор, подключенный соответствующими входами к выходу источника опорного напряжения и выходной обмотке импульсного трансформатора тока, а выходом - к входу регулятора длительности отпирающих импульсов второго ключевого элемента.To achieve this, a pulsed modulator containing a DC power source, a filter capacitor connected to its terminals, and a series circuit consisting of the first and second controlled electronic key elements, an inductor connected between the negative power electrode of the first key element and the positive power electrode of the second the key element, and the input winding of a pulsed current transformer included in the negative power electrode circuit of the second key element enta, the first capacitor connected by the first plate to the first output of the load, and a control system with a pulse generator and control channels of the corresponding key elements, connected by the corresponding outputs to the control inputs of the key elements, and the input to the output winding of the pulse current transformer, a second inductor is introduced, connected between the first plate of the first capacitor and the second output terminal of the load, an isolation pulse transformer through which the first output of the control system connected to the control input of the first key element, a second capacitor included in the output winding circuit of the isolation transformer, and a resistor connected between the positive power electrode of the first key element and its control electrode. In this case, electronic devices with a rigid switching characteristic, for example, cathode-ray tubes or transistors, are used as key elements [see The reference book on radar edited by Skolnik. New York, 1970 - translation from English under the general editorship of K.N. Trofimova, Volume 3. Radar devices and systems - M .: Sov. Radio, 1978, 528 pp.]. In this case, the positive power electrode of the second key element is connected to the second lining of the first capacitor, and the reference voltage source, a regulator of the duration of the unlocking pulse in the control channel of the second key element, and a comparator connected by the corresponding inputs to the output of the reference voltage source and the output winding of the pulse transformer are introduced into the control system current, and the output to the input of the regulator of the duration of the unlocking pulses of the second key element.

Для случая стабильного режима работы нагрузки и отсутствия длительных искровых пробоев предложен вариант схемы импульсного модулятора с одним управляемым электронным ключевым элементом. В этом случае в импульсный модулятор, содержащий источник питания постоянного тока, фильтрующий конденсатор, подключенный к выводам источника, последовательно соединенные катушку индуктивности и управляемый электронный ключевой элемент, соединенный с катушкой индуктивности положительным силовым электродом, первый конденсатор, подключенный одной обкладкой к первому выводу нагрузки, импульсный трансформатор тока, включенный в цепь отрицательного силового электрода ключевого элемента, и систему управления с генератором импульсов и каналом управления ключевым элементом, подключенную выходом к управляющему входу ключевого элемента, а входом - к выходной обмотке импульсного трансформатора тока, через входную обмотку которого отрицательный силовой электрод ключевого элемента соединен с отрицательным выводом источника питания и вторым выводом нагрузки, введены вторая катушка индуктивности, включенная между первой обкладкой первого конденсатора и вторым выводом нагрузки, и диод. В этой схеме в качестве ключевого элемента использован электронный прибор с жесткой характеристикой включения. Положительный силовой электрод ключевого элемента соединен со второй обкладкой первого конденсатора, второй конец первой катушки индуктивности соединен с катодом диода, анод диода соединен с положительным выводом источника питания. В систему управления и в этом случае введены источник опорного напряжения, регулятор длительности отпирающего импульса ключевого элемента и компаратор, подключенный соответствующими входами к выходу источника опорного напряжения и выходной обмотке импульсного трансформатора тока, а выходом - к входу регулятора длительности отпирающего импульса ключевого элемента.For the case of a stable operating mode of the load and the absence of long spark breakdowns, a variant of the pulse modulator circuit with one controlled electronic key element is proposed. In this case, to a pulsed modulator containing a DC power source, a filtering capacitor connected to the source terminals, inductance coil connected in series and a controlled electronic key element connected to the inductance coil by a positive power electrode, a first capacitor connected by one lining to the first load terminal, a pulsed current transformer included in the circuit of the negative power electrode of the key element, and a control system with a pulse generator and the control circuit of the key element, connected by the output to the control input of the key element, and by the input to the output winding of the pulse current transformer, through the input winding of which the negative power electrode of the key element is connected to the negative terminal of the power source and the second output terminal of the load, a second inductor connected between the first lining of the first capacitor and the second output terminal of the load, and the diode. In this circuit, an electronic device with a rigid switching characteristic is used as a key element. The positive power electrode of the key element is connected to the second plate of the first capacitor, the second end of the first inductor is connected to the cathode of the diode, the anode of the diode is connected to the positive terminal of the power source. In this case, a reference voltage source, a key element unlocking pulse width regulator, and a comparator connected to the output of the reference voltage source and the output winding of the pulse current transformer, and an output to the input of the key element unlocking duration regulator are introduced into the control system.

Для сохранения знакопеременной формы импульса при малом сопротивлении нагрузки в оба варианта схемы может быть введен дополнительный электронный управляемый ключевой элемент с жесткой характеристикой включения, подключенный положительным силовым электродом к положительному выводу источника питания, а отрицательным - к точке соединения первого конденсатора со второй индуктивностью. При этом система управления снабжена каналом управления дополнительным ключевым элементом, аналогичным каналу управления ключевым элементом с регулятором длительности отпирающего импульса, триггером, через который выход генератора импульсов подключен к каналам управления ключевыми элементами с регуляторами длительности отпирающих импульсов, и блоком памяти длительности импульса, через который входы регуляторов длительности импульса каналов ключевых элементов подключены к выходу компаратора.To preserve the alternating shape of the pulse with a low load resistance, an additional electronic controlled key element with a rigid switching characteristic connected to the positive terminal of the power source and negative to the junction point of the first capacitor with the second inductance can be introduced into both circuit options. In this case, the control system is equipped with a control channel for an additional key element similar to a key element control channel with a regulator for the duration of the unlocking pulse, a trigger through which the output of the pulse generator is connected to control channels for key elements with regulators for the duration of the unlocking pulses, and a memory unit for the pulse duration through which the inputs the regulators of the pulse width of the channels of the key elements are connected to the output of the comparator.

Кроме того, во все варианты схемы модулятора может быть введен резистор, включенный между точкой соединения первой обкладки первого конденсатора со второй катушкой индуктивности и первым выводом нагрузки.In addition, in all variants of the modulator circuit, a resistor can be introduced, connected between the connection point of the first plate of the first capacitor with the second inductor and the first output terminal.

Для пояснения существа изобретения на фиг 1 приведена силовая электрическая схема варианта импульсного модулятора на двух ключевых элементах; на фиг.2 - структурная схема системы управления для этого варианта; на фиг.3 - циклограмма, поясняющая работу модулятора (фиг.1); на фиг.4 - силовая схема варианта модулятора на одном ключевом элементе; на фиг.5 - силовая схема варианта модулятора на одном ключевом элементе с дополнительным электронным управляемым ключевым элементом; на фиг.6 - структурная схема системы управления для варианта (фиг.5); на фиг.7 - циклограмма, поясняющая работу модулятора (фиг.5).To explain the essence of the invention, Fig. 1 shows a power circuit diagram of an embodiment of a pulse modulator based on two key elements; figure 2 is a structural diagram of a control system for this option; figure 3 is a sequence diagram explaining the operation of the modulator (figure 1); figure 4 is a power diagram of a variant of the modulator on one key element; figure 5 is a power diagram of a variant of the modulator on one key element with an additional electronic controlled key element; figure 6 is a structural diagram of a control system for a variant (figure 5); Fig.7 is a sequence diagram explaining the operation of the modulator (Fig.5).

Силовая электрическая схема импульсного модулятора (фиг.1) содержит электронно-лучевую лампу (транзистор) 1, соединенную катодом (эмиттером) с анодом (коллектором) электронно-лучевой лампы (транзистора) 2 через индуктивность 3. К точке соединения анода (коллектора) электронно-лучевой лампы (транзистора) 2 и конца катушки индуктивности 3 подключена вторая обкладка конденсатора 4, к первой обкладке которого подключено начало катушки индуктивности 5 и высоковольтный ввод нагрузки, состоящей, например, из емкости 6 и активного сопротивления 7. Катод (эмиттер) электронно-лучевой лампы (транзистора) 2 через импульсный трансформатор тока 8 подключен к отрицательному выводу источника питания 9, 10 (общей точке). Высоковольтный вывод источника питания, состоящего из высоковольтного трансформатора 9 и выпрямителя 10, подключен к аноду (коллектору) первой электронно-лучевой лампы (транзистора) 1 и началу резистора 11, конец резистора 11 подключен к управляющему электроду электронно-лучевой лампы (транзистора) 1 и первому концу конденсатора 12, между вторым концом конденсатора 12 и катодом (эмиттером) электронно-лучевой лампы (транзистора) 1 включена вторичная обмотка трансформатора 13, первичная обмотка которого соединена с системой управления 14. Между выводами источника питания 9, 10 включен фильтрующий конденсатор 15.The power circuit of the pulse modulator (figure 1) contains an electron beam lamp (transistor) 1 connected by a cathode (emitter) to the anode (collector) of the electron beam lamp (transistor) 2 through inductance 3. To the connection point of the anode (collector) electronically -beam lamp (transistor) 2 and the end of the inductor 3 is connected to the second lining of the capacitor 4, the first lining of which is connected to the beginning of the inductor 5 and a high-voltage load input, consisting, for example, of the capacitance 6 and active resistance 7. Kato d (emitter) of an electron beam lamp (transistor) 2 through a pulse current transformer 8 is connected to the negative terminal of the power source 9, 10 (common point). The high-voltage output of the power source, consisting of a high-voltage transformer 9 and a rectifier 10, is connected to the anode (collector) of the first cathode-ray tube (transistor) 1 and the beginning of the resistor 11, the end of the resistor 11 is connected to the control electrode of the cathode-ray tube (transistor) 1 and the first end of the capacitor 12, between the second end of the capacitor 12 and the cathode (emitter) of the cathode-ray tube (transistor) 1, the secondary winding of the transformer 13 is turned on, the primary winding of which is connected to the control system 14. Between the pin The odes of the power supply 9, 10 include a filter capacitor 15.

Система управления 14 (фиг.2) содержит генератор импульсов 16, задающий частоту повторения, подключенный к его выходу канал управления электронно-лучевой лампой (транзистором) 1, включающий в себя одновибратор 17 и подключенный к его выходу выходной усилитель импульсов 18, выход которого подключен к первичной (входной) обмотке импульсного трансформатора 13. Второй выход генератора 16 подключен к каналу управления электронно-лучевой лампой (транзистором) 2, включающему одновибратор 19 с регулируемой длительностью импульса и выходной импульсный усилитель 20, который, в свою очередь, выходом подключен к управляющему входу электронно-лучевой лампы (транзистора) 2, к которому непосредственно подключен и источник напряжения запирания 21. Вход сброса одновибратора 19 соединен с выходом компаратора 22, один вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 23, а второй через входной импульсный усилитель 24 соединен с выходной обмоткой импульсного трансформатора тока 8.The control system 14 (Fig. 2) contains a pulse generator 16 that sets the repetition rate, a control channel for the cathode-ray tube (transistor) 1 connected to its output, including a single-shot 17 and an output pulse amplifier 18 connected to its output, the output of which is connected to the primary (input) winding of the pulse transformer 13. The second output of the generator 16 is connected to the control channel of the cathode-ray tube (transistor) 2, which includes a single vibrator 19 with an adjustable pulse duration and an output pulse the heater 20, which, in turn, is connected to the control input of the cathode-ray tube (transistor) 2 by an output, to which the locking voltage source 21 is directly connected. The reset input of the one-shot 19 is connected to the output of the comparator 22, one input of which is connected to the source output reference voltage 23, and the second through the input pulse amplifier 24 is connected to the output winding of a pulse current transformer 8.

Схема второго варианта импульсного модулятора (фиг.4) аналогична описанной схеме с той лишь разницей, что из нее исключен ключевой элемент 1, при этом освободившийся конец катушки индуктивности 3 подключен к положительному выводу источника питания 9, 10 через диод 25. Из системы управления 14 исключен контур управления электронно-лучевой лампой (транзистором) 1.The circuit of the second variant of the pulse modulator (Fig. 4) is similar to the described circuit with the only difference being that key element 1 is excluded from it, while the freed end of the inductor 3 is connected to the positive terminal of the power supply 9, 10 through the diode 25. From the control system 14 excluded the control circuit of the cathode-ray tube (transistor) 1.

Силовая схема модулятора (фиг.5) включает в себя дополнительно электронно-лучевую лампу (транзистор) 26, которая анодом (коллектором) соединена с высоковольтным выводом источника питания 9, 10, а катодом (эмиттером) - с точкой соединения конденсатора 4 и катушки индуктивности 5. При этом в систему управления 14 (фиг.6) дополнительно введен канал управления электронно-лучевой лампой (транзистором) 26, включающий в себя источник напряжения запирания 27, подключенный непосредственно к управляющему входу электронно-лучевой лампы (транзистора) 26, выходной импульсный усилитель 28 и подключенный к его входу одновибратор 29 с регулируемой длительностью импульса. Кроме того, в систему управления введены блок памяти длительности импульса 30, выходами связанный с соответствующими входами одновибраторов 19 и 29, а входом подключенный к выходу компаратора 22, и триггер 31, подключенный входом к выходу генератора импульсов 16, а соответствующими выходами - к соответствующим входам одновибраторов 19 и 29.The power circuit of the modulator (figure 5) additionally includes an electron beam lamp (transistor) 26, which is connected to the high voltage output of the power source 9, 10 by the anode (collector), and the cathode (emitter) to the connection point of the capacitor 4 and inductance coil 5. At the same time, a control channel for the cathode-ray tube (transistor) 26 is additionally introduced into the control system 14 (Fig. 6), which includes a locking voltage source 27 connected directly to the control input of the cathode-ray tube (transistor) 26, the output th pulse amplifier 28 and is connected to the input of one-shot 29 with adjustable pulse duration. In addition, a control unit with a pulse width of 30 was inserted into the control system, with outputs connected to the corresponding inputs of the one-shots 19 and 29, and an input connected to the output of the comparator 22, and a trigger 31 connected to the output of the pulse generator 16, and the corresponding outputs to the corresponding inputs single vibrators 19 and 29.

Предлагаемый импульсный модулятор с двумя ключевыми элементами (фиг.1) работает следующим образом. В исходном состоянии (t₀ на фиг.3) ключевой элемент 1 открыт, а ключевой элемент 2 закрыт. Первичный емкостный накопитель энергии 4 заряжается от источника высокого напряжения 9 через высоковольтную диодную сборку 10, далее через ключевой элемент 1 и индуктивности 3 и 5 до напряжения, равного напряжению источника питания 9. Открытое состояние ключевого элемента 1 обеспечивается резистором 11, а закрытое состояние ключевого элемента 2 - системой управления. Напряжение, приложенное к аноду закрытого ключевого элемента 2 в прямом направлении, также становится равным питающему, а напряжение на ключевом элементе 1 близко к нулю.The proposed pulse modulator with two key elements (figure 1) works as follows. In the initial state (t ₀ in FIG. 3), the key element 1 is open, and the key element 2 is closed. The primary capacitive energy storage 4 is charged from a high voltage source 9 through a high-voltage diode assembly 10, then through a key element 1 and inductors 3 and 5 to a voltage equal to the voltage of the power source 9. The open state of the key element 1 is provided by the resistor 11, and the closed state of the key element 2 - control system. The voltage applied to the anode of the closed key element 2 in the forward direction also becomes equal to the supply voltage, and the voltage at the key element 1 is close to zero.

В момент t₁ (фиг.3) генератор импульсов 16 системы управления 14 задает начало двух синхронных прямоугольных импульсов, первого (фиг.3а) - запирающей полярности, формируемого одновибратором 17, определяющим его длительность, например десятки микросекунд, и второго (фиг.3б) - отпирающей полярности, значительно меньшего по длительности (единицы микросекунд), формируемого и регулируемого по длительности при помощи одновибратора 19. Первый импульс подается на первичную обмотку трансформатора 13, обеспечивающего подачу запирающего импульса на управляющий электрод ключевого элемента 1, запирая его. Второй импульс обеспечивает включение ключевого элемента 2. При этом конденсатор 4 оказывается подключенным параллельно катушке индуктивности 5 и нагрузке 6, 7. Напряжение на индуктивности 5 и на нагрузке 6, 7 (фиг.3г) быстро возрастает до уровня напряжения, равного или чуть меньше напряжения на конденсаторе 4, и начинает быстро спадать за счет уменьшения падения напряжения на индуктивности 5. Ток индуктивности 5, протекающий через ключевой элемент 2 (фиг.3в), быстро нарастает, достигая своего максимального значения в момент t₂, приводя к запасанию энергии в электромагнитном поле катушки 5. Одновременно формируется быстро спадающий почти до нуля импульс отрицательной полярности на нагрузке 6, 7 (фиг.3г).At time t ₁ (Fig. 3), the pulse generator 16 of the control system 14 sets the beginning of two synchronous rectangular pulses, the first (Fig. 3a) - locking polarity generated by a single-shot 17, determining its duration, for example, tens of microseconds, and the second (Fig. 3b ) - unlocking polarity, significantly shorter in duration (units of microseconds), formed and adjustable in duration using a single vibrator 19. The first pulse is fed to the primary winding of the transformer 13, providing a locking pulse to the control the lining electrode of the key element 1, locking it. The second pulse provides the inclusion of the key element 2. In this case, the capacitor 4 is connected in parallel with the inductor 5 and the load 6, 7. The voltage at the inductance 5 and at the load 6, 7 (Fig. 3d) quickly rises to a voltage level equal to or slightly less than the voltage across the capacitor 4, and begins to fall rapidly due to the voltage drop across the inductor 5. The inductor current 5 flowing through the core member 2 (3B) increases rapidly, reaching its maximum value at time t _2, resulting in the storage of energy in the electromagnetic field of the coil 5. At the same time formed rapidly falling to near zero pulse of negative polarity to the load 6, 7 (Figure 3D).

Протекание тока через ключевой элемент 2 вызывает появление напряжения на вторичной обмотке импульсного трансформатора тока 8, которое после усиления усилителем 24 подается на компаратор 22, осуществляющий постоянное сравнение напряжения на своих двух входах. На первый вход подается напряжение с выхода усилителя 24, пропорциональное току ключевого элемента 2, а на втором входе устанавливается постоянное напряжение, пропорциональное максимально допустимому току ключевого элемента 2. Как только амплитуды напряжений на обоих входах сравняются, компаратор 22 выдает импульс на вход сброса, возвращающий одновибратор 19 в исходное состояние, и на его выходе импульс прекращается, что вызывает прекращение действия отпирания на ключевом элементе 2 и его быстрое запирание напряжением источника 21 (ключевой элемент 1 все еще заперт), что вызывает отдачу энергии, запасенной в индуктивности 5, в нагрузку, выражающуюся в резком возрастании напряжения положительной полярности на индуктивности 5, которое прикладывается к нагрузке. Чем больше величина максимального значения тока индуктивности, тем больше будет напряжение на нагрузке, имеющей существенную долю емкостной составляющей. Длительность импульса на нагрузке, а также наличие или отсутствие колебательного процесса определяются емкостью 6 и активным сопротивлением 7 нагрузки. Процесс происходит до тех пор, пока вся энергия, запасенная в магнитном поле катушки, не израсходуется (момент t₃). КПД перекачки энергии из конденсатора 4 в индуктивность 5 тем больше, чем меньше падение напряжения на ключевом элементе 2 и чем ближе длительность импульса ключевого элемента 2 к той предельной длительности, при которой ток в катушке 5 еще нарастает. Система управления за счет использования импульсного трансформатора тока и логики как раз оптимизирует эту длительность. Через время, большее времени выделения высоковольтного импульса на нагрузке, формирователь импульса запирающей полярности (одновибратор 17) закрывается и на управляющем электроде ключевого элемента 1 снова устанавливается отпирающее напряжение. Индуктивность 3 обеспечивает отсечку коммутирующего элемента 1 в момент коммутации импульса на нагрузке, то есть в штатном режиме работы повышает КПД модулятора за счет отключения паразитной емкости ключевого элемента 1, включенной параллельно нагрузке. В случае сбоя и перехода коронного разряда в искровой получается нештатный импульс большой длительности, который проходит через индуктивность 3, тогда запертый ключевой элемент 1 препятствует прохождению импульса, выделяющегося на нагрузке 6, 7, к источнику постоянного напряжения 9, 10.The current flowing through the key element 2 causes the voltage to appear on the secondary winding of the pulse current transformer 8, which, after amplification by the amplifier 24, is supplied to the comparator 22, which constantly compares the voltage at its two inputs. The first input is supplied with voltage from the output of the amplifier 24, which is proportional to the current of the key element 2, and a second voltage is set to a constant voltage proportional to the maximum allowable current of the key element 2. As soon as the voltage amplitudes at both inputs are equal, the comparator 22 gives a pulse to the reset input the one-shot 19 in the initial state, and at its output the pulse stops, which causes the termination of the unlocking action on the key element 2 and its rapid locking voltage source 21 (key element 1 still locked) causing return of energy stored in the inductor 5, the load, which is manifested in the sharp increase in the positive polarity voltage across the inductor 5, which is applied to the load. The larger the value of the maximum value of the inductance current, the greater will be the voltage at the load, which has a significant fraction of the capacitive component. The duration of the pulse at the load, as well as the presence or absence of an oscillatory process is determined by the capacity 6 and the resistance 7 of the load. The process occurs until all the energy stored in the magnetic field of the coil is consumed (moment t ₃ ). The efficiency of energy transfer from the capacitor 4 to the inductance 5 is the greater, the smaller the voltage drop across the key element 2 and the closer the pulse duration of the key element 2 to the maximum duration at which the current in the coil 5 is still increasing. The control system through the use of a pulse current transformer and logic just optimizes this duration. After a time longer than the release of the high-voltage pulse at the load, the impulse driver of the locking polarity (single-shot 17) is closed and the unlocking voltage is again established on the control electrode of the key element 1. Inductance 3 provides a cutoff of the switching element 1 at the time of switching the pulse on the load, that is, in normal operation increases the modulator efficiency by disabling the parasitic capacitance of the key element 1, connected in parallel with the load. In the event of a failure and transition of the corona discharge into a spark, an abnormal pulse of long duration is obtained, which passes through inductance 3, then the locked key element 1 prevents the passage of the pulse released at load 6, 7 to the constant voltage source 9, 10.

Электрическая емкость конденсатора 4 по отношению к емкости нагрузки 6 выбирается как можно больше, но из конструктивных соображений ее берут больше только в 10...20 раз.The electric capacitance of the capacitor 4 with respect to the load capacitance 6 is selected as much as possible, but from structural considerations it is taken only 10 ... 20 times more.

Часть потенциала конденсатора 4, истраченная на зарядку индуктивности 5, восстанавливается за счет источника переменного сетевого питания 9 через диодную сборку 10, ключевой элемент 1 и индуктивности 3 и 5 до своего первоначального значения (допустимо вместо источника переменного тока 9 и диодной сборки 10 иметь источник постоянного напряжения).Part of the potential of the capacitor 4, spent on charging the inductance 5, is restored by the AC mains supply 9 through the diode assembly 10, the key element 1 and the inductance 3 and 5 to its original value (it is permissible to have a constant source instead of the AC source 9 and the diode assembly 10 voltage).

Практически при электрической емкости нагрузки 6 (реакторной камеры), равной 200 пФ, и активном сопротивлении 7, равном 200 Ом, емкость конденсатора 4 должна быть равной не менее 0,1 мкФ, индуктивность катушки 5 около 20 мкГн, индуктивность катушки 3 не менее 500 мкГн. Длительность импульса, запирающего ключевой элемент 1, больше длительности импульса, отпирающего ключевой элемент 2. Практически при длительности токового импульса ключевого элемента 2, равной 2 мкс, длительность запирающего импульса более 20 мкс. За это время заряд конденсатора 4 должен полностью восстановиться.In practice, when the electric capacitance of the load 6 (reactor chamber) is 200 pF and the active resistance 7 is 200 Ohms, the capacitance of the capacitor 4 should be at least 0.1 μF, the inductance of coil 5 is about 20 μH, and the inductance of coil 3 is at least 500 μH. The duration of the pulse locking the key element 1 is longer than the duration of the pulse unlocking the key element 2. In practice, when the duration of the current pulse of the key element 2 is 2 μs, the duration of the locking pulse is more than 20 μs. During this time, the charge of the capacitor 4 should be fully restored.

Если режим работы нагрузки стабилен и отсутствуют длительные искровые пробои, то электрическая схема модулятора может содержать только ключевой элемент 2, а вместо первого используется диод 25. Принцип работы модулятора, основанный на эффекте двойного преобразования энергии, первое - перекачка части электрической энергии конденсатора 4 в электромагнитную в катушке 5, второе - полная перекачка электромагнитной энергии из катушки 5 в нагрузку, сохраняется. Система управления также упрощается и формирует только управляющий импульс ключевого элемента 2.If the load operating mode is stable and there are no long spark breakdowns, the modulator circuitry can contain only key element 2, and diode 25 is used instead of the first one. The modulator’s principle of operation, based on the effect of double energy conversion, the first is the transfer of a part of the electric energy of the capacitor 4 to electromagnetic in coil 5, the second is the complete transfer of electromagnetic energy from coil 5 to the load, is saved. The control system is also simplified and generates only the control pulse of the key element 2.

Если сопротивление нагрузки настолько мало, что вся энергия импульса, запасенная в индуктивности 5, полностью выделяется, то импульс на нагрузке будет однополярным. Для сохранения знакопеременной формы импульса в этом случае устанавливается ключевой элемент 26, способствующий формированию импульса на нагрузке противоположной полярности (фиг.5).If the load resistance is so small that all the pulse energy stored in the inductance 5 is completely released, then the pulse on the load will be unipolar. To preserve the alternating shape of the pulse in this case, a key element 26 is installed, which contributes to the formation of a pulse on a load of opposite polarity (Fig. 5).

Импульсный модулятор (фиг.5) работает следующим образом. В исходном состоянии (момент t₀) (фиг.7) ключевой элемент 2 закрыт напряжением источника 21 схемы управления 14. Ключевой элемент 26 закрыт напряжением источника 27 системы управления 14. Первичный емкостный накопитель энергии 4 источника питания заряжается от источника высокого напряжения 9 через высоковольтную диодную сборку 10, катушки индуктивности 3 и 5, диод 25 до напряжения, равного напряжению источника питания 9. Напряжение, приложенное к закрытым ключевым элементам, равно питающему.Pulse modulator (figure 5) works as follows. In the initial state (moment t ₀ ) (Fig. 7), the key element 2 is closed by the voltage of the source 21 of the control circuit 14. The key element 26 is closed by the voltage of the source 27 of the control system 14. The primary capacitive energy storage 4 of the power source is charged from the high voltage source 9 through the high voltage diode assembly 10, inductors 3 and 5, diode 25 to a voltage equal to the voltage of the power source 9. The voltage applied to the closed key elements is equal to the supply.

В процессе работы модулятор (фиг.5) формирует на нагрузке знакопеременные колоколообразные импульсы поочередно то положительной, то отрицательной полярности, состоящие из длительности фронта и среза. Идеология формирования, основанная на резком обрыве тока коммутирующего элемента, аналогична изложенной выше. Количество знакопеременных импульсов на нагрузке определяется количеством импульсов запуска, а форма - характером нагрузки, величиной активных потерь, емкостью и индуктивностью.In the process, the modulator (Fig. 5) generates alternating bell-shaped pulses of alternating positive or negative polarity on the load, consisting of the duration of the front and the slice. The ideology of formation, based on a sharp break in the current of the switching element, is similar to that described above. The number of alternating pulses on the load is determined by the number of start pulses, and the shape is determined by the nature of the load, the magnitude of active losses, capacitance and inductance.

Генератор импульсов 16 системы управления 14 выдает пачку из 2, 4, 6 и т.д. импульсов запуска, следующих с заданной частотой повторения. Импульс поступает на триггер 31, обеспечивающий поочередный противофазный запуск ключевых элементов 2 и 26. Длительность паузы между знакопеременными импульсами определяется длительностью периода времени в пачке импульсов запуска. С помощью трансформатора тока 8 осуществляется измерение амплитуды первого импульса, например положительной полярности. Оптимальная величина длительности тока через ключевой элемент определяется той длительностью импульса, после которой ток ключевого элемента перестает нарастать. Блок памяти 30 обеспечивает сохранение измеренной величины длительности импульса и удержание заданного значения при формировании каждой пачки. При появлении новой пачки процесс измерения длительности первого импульса и запоминания оптимальной величины длительности последующих повторяется. Длительность между импульсами в пачке и частота повторения пачек может изменяться путем изменения режима работы задающего генератора 16. На циклограмме (фиг.7), поясняющей работу модулятора, t₁, t₈ - моменты запуска коммутирующего элемента 2; t₂, t₉ - моменты времени окончания токопрохождения через коммутирующий элемент 2 и одновременно начало формирования импульса на нагрузке; t₃, t₁₀ - моменты времени окончания импульса на нагрузке, сформированного ключевым элементом 2; t₅, t₁₁ - моменты запуска коммутирующего элемента 26; t₆, t₁₂ - моменты времени окончания токопрохождения через коммутирующий элемент 26 и начало формирования на нагрузке импульса противоположной полярности; t₇, t₁₃ - моменты времени окончания импульса на нагрузке, сформированного ключевым элементом 26.The pulse generator 16 of the control system 14 produces a pack of 2, 4, 6, etc. start pulses following at a given repetition rate. The pulse arrives at trigger 31, which provides alternate antiphase triggering of key elements 2 and 26. The duration of a pause between alternating pulses is determined by the length of the time period in the pulse train of triggers. Using a current transformer 8, the amplitude of the first pulse is measured, for example, of positive polarity. The optimal value of the duration of the current through the key element is determined by the pulse duration, after which the current of the key element ceases to increase. The memory unit 30 ensures the preservation of the measured value of the pulse duration and the retention of the set value during the formation of each pack. When a new burst appears, the process of measuring the duration of the first pulse and storing the optimal value of the duration of the subsequent ones is repeated. The duration between pulses in the packet and the repetition rate of the packets can be changed by changing the operating mode of the master oscillator 16. On the sequence diagram (Fig. 7) explaining the operation of the modulator, t ₁ , t ₈ are the moments of starting the switching element 2; t ₂ , t ₉ - time moments of the end of the current flow through the switching element 2 and at the same time the beginning of the formation of the pulse at the load; t ₃ , t ₁₀ - time moments of the end of the pulse at the load formed by the key element 2; t ₅ , t ₁₁ - start times of the switching element 26; t ₆ , t ₁₂ - time moments of the end of the current flow through the switching element 26 and the beginning of the formation of a pulse of opposite polarity on the load; t ₇ , t ₁₃ - time moments of the end of the pulse at the load formed by the key element 26.

При формировании импульса противоположной полярности на нагрузке, при открытии коммутирующего элемента 26 конденсатор 15, который в этом случае выполняет роль, аналогичную конденсатору 4, оказывается подключенным параллельно индуктивности 5 и нагрузке 6, 7. Напряжение на индуктивности 5, а соответственно и на нагрузке 6, 7 быстро возрастает до уровня напряжения, равного или чуть меньше напряжения на конденсаторе, и начинает быстро спадать, ток индуктивности 5 быстро нарастает, достигая своего максимального значения, ограничиваемого внутренним сопротивлением коммутирующего элемента 26 и амплитудой уставки системы управления 14, приводя к запасанию энергии в электромагнитном поле катушки 5. Одновременно формируется быстро спадающий почти до нуля импульс отрицательной полярности на нагрузке 6, 7 (фиг.7г).When a pulse of opposite polarity is formed on the load, when the switching element 26 is opened, the capacitor 15, which in this case plays a role similar to the capacitor 4, turns out to be connected in parallel with the inductance 5 and the load 6, 7. The voltage at the inductors 5, and accordingly at the load 6, 7 rises rapidly to a voltage level equal to or slightly less than the voltage across the capacitor, and begins to decrease rapidly, the inductance current 5 rises rapidly, reaching its maximum value, limited internally m resistance of the switching element 26 and the amplitude of the settings of the control system 14, leading to energy storage in the electromagnetic field of the coil 5. At the same time, a pulse of negative polarity rapidly falling to almost zero is generated at load 6, 7 (Fig. 7g).

Во всех вариантах схемы модулятора, если не допустимо наличие на нагрузке меньшего по амплитуде первого импульса, пропорционального току ключевого элемента, то для его подавления в разрыв между точкой соединения обкладки конденсатора 4 и катушки индуктивности 5 и выводом нагрузки 6, 7 включается небольшой по величине резистор 32, на котором выделяется этот импульс, и в нагрузку он практически не попадает.In all variants of the modulator circuit, if it is not permissible to have a first pulse with a smaller amplitude, proportional to the current of the key element, then to suppress it into the gap between the connection point of the capacitor plate 4 and inductor 5 and the load terminal 6, 7, a small resistor is turned on 32, at which this pulse is allocated, and it practically does not fall into the load.

Во всех вариантах схемы модулятора, если требуется дополнительное согласование с нагрузкой, используется дополнительная индуктивность 33 с коэффициентом связи с индуктивностью 5, равным 1, включенная в разрыв между точкой соединения обкладки конденсатора 4 и катушки индуктивности 5 и выводом нагрузки 6, 7.In all variants of the modulator circuit, if additional coordination with the load is required, an additional inductance 33 is used with a coupling coefficient with inductance 5 equal to 1, included in the gap between the connection point of the capacitor plate 4 and the inductor 5 and the load terminal 6, 7.

Источники информацииSources of information

1. Патент Япония №2-3395, 02.03.83.1. Japan Patent No. 2-3395, 02.03.83.

2. Патент США №3435378, кл. 332-41, 25.03.1969.2. US patent No. 3435378, CL. 332-41, 03/25/1969.

3. А.С. №932610, БИ №20, 30.05.82.3. A.S. No. 932610, BI No. 20, 05.30.82.

4. Артым А.Д., Бахмутский А.Е., Козин Е.В., Кондратьев М.В., Николаев В.В., Пустовойтовский А.С., Садыков Э.К., Соколов Э.П. Повышение эффективности мощных радиопередающих устройств. Под ред. А.Д. Артымова. - М.: Радио и связь, 1987. - 176 с.4. Artym A.D., Bakhmutsky A.E., Kozin E.V., Kondratiev M.V., Nikolaev V.V., Pustovoitovsky A.S., Sadykov E.K., Sokolov E.P. Improving the efficiency of powerful radio transmitting devices. Ed. HELL. Artymova. - M.: Radio and Communications, 1987. - 176 p.

5. Патент на изобретение №2183903, Импульсный модулятор для питания емкостной нагрузки, 2002 г.5. Patent for invention No. 2183903, Pulse modulator for power capacitive load, 2002

Claims

1. Импульсный модулятор, содержащий источник питания постоянного тока, фильтрующий конденсатор, подключенный к выводам источника питания постоянного тока, первый и второй последовательно соединенные управляемые электронные ключевые элементы, катушку индуктивности, включенную в последовательную цепь между отрицательным силовым электродом первого управляемого электронного ключевого элемента и положительным силовым электродом второго управляемого электронного ключевого элемента, первый конденсатор, подключенный первой обкладкой к первому выводу нагрузки, импульсный трансформатор тока, включенный в цепь отрицательного силового электрода второго управляемого электронного ключевого элемента, и систему управления с генератором импульсов и каналами управления первым и вторым управляемыми электронными ключевыми элементами, выходы которого являются выходами системы управления и подключены соответственно к управляющим входам первого и второго управляемых электронных ключевых элементов, а вход системы управления подключен к выходной обмотке импульсного трансформатора тока, причем положительный силовой электрод первого управляемого электронного ключевого элемента соединен с положительным выводом источника питания постоянного тока, а отрицательный силовой электрод второго управляемого электронного ключевого элемента через входную обмотку импульсного трансформатора тока - с отрицательным выводом источника питания постоянного тока и вторым выводом нагрузки, отличающийся тем, что в него введены вторая катушка индуктивности, включенная между первой обкладкой первого конденсатора и вторым выводом нагрузки, разделительный импульсный трансформатор, через который первый выход системы управления подключен к управляющему входу первого управляемого электронного ключевого элемента, второй конденсатор, включенный в цепь выходной обмотки разделительного импульсного трансформатора, и резистор, включенный между положительным силовым электродом первого управляемого электронного ключевого элемента и его управляющим электродом; в качестве первого и второго управляемых электронных ключевых элементов использованы электронные приборы с жесткой характеристикой включения, например электронно-лучевые лампы или транзисторы; положительный силовой электрод второго управляемого электронного ключевого элемента соединен со второй обкладкой первого конденсатора; в систему управления введены источник опорного напряжения, регулятор длительности отпирающего импульса, включенный в канал управления вторым управляемым электронным ключевым элементом, и компаратор, подключенный соответствующими входами к выходу источника опорного напряжения и выходной обмотке импульсного трансформатора тока, а выходом - к входу регулятора длительности отпирающего импульса второго управляемого электронного ключевого элемента, при этом каналы управления первым и вторым управляемыми электронными ключевыми элементами подключены к соответствующим выходам генератора импульсов.1. A pulse modulator containing a DC power source, a filtering capacitor connected to the terminals of the DC power source, the first and second series-connected controlled electronic key elements, an inductor included in the series circuit between the negative power electrode of the first controlled electronic key element and the positive the power electrode of the second controlled electronic key element, the first capacitor connected by the first lining to the first output of the load, a pulse current transformer included in the negative power electrode circuit of the second controlled electronic key element, and a control system with a pulse generator and control channels of the first and second controlled electronic key elements, the outputs of which are outputs of the control system and are connected respectively to the control inputs of the first and the second controlled electronic key elements, and the input of the control system is connected to the output winding of the pulse transform a current generator, and the positive power electrode of the first controlled electronic key element is connected to the positive terminal of the DC power source, and the negative power electrode of the second controlled electronic key element through the input winding of the pulse current transformer is the negative terminal of the DC power source and the second load terminal, characterized the fact that a second inductor is inserted into it, connected between the first lining of the first capacitor and the second pin load house, an isolation pulse transformer through which the first output of the control system is connected to the control input of the first controlled electronic key element, a second capacitor included in the output winding circuit of the isolation pulse transformer, and a resistor connected between the positive power electrode of the first controlled electronic key element and its control electrode; as the first and second controlled electronic key elements used electronic devices with a rigid characteristic of the inclusion, for example electron beam lamps or transistors; a positive power electrode of the second controlled electronic key element is connected to the second lining of the first capacitor; a reference voltage source, a regulator of the duration of the unlocking pulse included in the control channel of the second controlled electronic key element, and a comparator connected by the corresponding inputs to the output of the source of the reference voltage and the output winding of the pulse current transformer, and the output to the input of the regulator of the duration of the unlocking pulse are introduced into the control system a second controlled electronic key element, wherein the control channels of the first and second controlled electronic key element E is connected to the corresponding outputs of the pulse generator.

2. Импульсный модулятор по п.1, отличающийся тем, что в него введен дополнительный управляемый электронный ключевой элемент с жесткой характеристикой включения, положительный силовой электрод которого соединен с положительным выводом источника питания постоянного тока, а отрицательный - с точкой соединения первой обкладки первого конденсатора с второй катушкой индуктивности, при этом в систему управления введены канал управления дополнительным управляемым электронным ключевым элементом с регулятором длительности отпирающего импульса, триггер, через который выход генератора импульсов соединен с входами регуляторов длительности импульса соответствующих каналов управления, и блок памяти длительности импульса, через который выход компаратора соединен с соответствующими входами регуляторов длительности импульсов соответствующих каналов.2. The pulse modulator according to claim 1, characterized in that an additional controlled electronic key element with a rigid switching characteristic is introduced into it, the positive power electrode of which is connected to the positive terminal of the DC power source, and the negative one to the connection point of the first lining of the first capacitor with the second inductor, while the control channel introduced the control channel of an additional controlled electronic key element with a regulator of the duration of the unlocking pulse and, a trigger, which is output through the pulse generator is connected to the inputs of the pulse width regulators respective control channels, and the pulse width memory block through which the output of the comparator is connected to the corresponding inputs of the respective channels regulators duration pulses.

3. Импульсный модулятор, содержащий источник питания постоянного тока, фильтрующий конденсатор, подключенный к выводам источника питания постоянного тока, последовательно соединенные катушку индуктивности и управляемый электронный ключевой элемент, положительный силовой электрод которого соединен с первым концом катушки индуктивности, первый конденсатор, подключенный первой обкладкой к первому выводу нагрузки, импульсный трансформатор тока, включенный в цепь отрицательного силового электрода управляемого электронного ключевого элемента, и систему управления с генератором импульсов и каналом управления управляемым электронным ключевым элементом, выход которой подключен к управляющему входу управляемого электронного ключевого элемента, а вход - к выходной обмотке импульсного трансформатора тока, причем отрицательный силовой электрод управляемого электронного ключевого элемента через входную обмотку импульсного трансформатора тока соединен с отрицательным выводом источника питания постоянного тока и вторым выводом нагрузки, отличающийся тем, что в него введены вторая катушка индуктивности, включенная между первой обкладкой первого конденсатора и вторым выводом нагрузки, второй конденсатор и диод; в качестве управляемого электронного ключевого элемента использован электронный прибор с жеской характеристикой включения, например электронно-лучевая лампа или транзистор; положительный силовой электрод управляемого электронного ключевого элемента соединен со второй обкладкой первого конденсатора, второй конец первой катушки индуктивности соединен с катодом диода, анод диода соединен с положительным выводом источника питания постоянного тока; в систему управления введены источник опорного напряжения, регулятор длительности отпирающего импульса, включенный в канал управления управляемого электронного ключевого элемента, и компаратор, подключенный соответствующими входами к выходу источника опорного напряжения и выходной обмотке импульсного трансформатора тока, а выходом - к входу регулятора длительности отпирающего импульса управляемого электронного ключевого элемента.3. A pulse modulator containing a DC power source, a filtering capacitor connected to the terminals of a DC power source, serially connected an inductor and a controlled electronic key element, the positive power electrode of which is connected to the first end of the inductor, the first capacitor connected to the first lining to to the first output of the load, a pulse current transformer included in the negative power electrode circuit of a controlled electronic key element, and a control system with a pulse generator and a control channel of a controlled electronic key element, the output of which is connected to the control input of the controlled electronic key element, and the input to the output winding of the pulse current transformer, the negative power electrode of the controlled electronic key element through the input winding of the pulse transformer current is connected to the negative terminal of the DC power source and the second terminal of the load, characterized in that in it Dena second inductor connected between the first plate of the first capacitor and the second terminal of the load capacitor and the second diode; as a controlled electronic key element, an electronic device with a hard switching characteristic is used, for example, an electron beam lamp or transistor; the positive power electrode of the controlled electronic key element is connected to the second plate of the first capacitor, the second end of the first inductor is connected to the cathode of the diode, the anode of the diode is connected to the positive terminal of the DC power source; a reference voltage source, a regulator of the duration of the unlocking pulse included in the control channel of the controlled electronic key element, and a comparator connected by the corresponding inputs to the output of the source of the reference voltage and the output winding of the pulse current transformer, and the output to the input of the regulator of the duration of the unlocking pulse of the controlled electronic key element.

4. Импульсный модулятор по п.3, отличающийся тем, что в него введен дополнительный управляемый электронный ключевой элемент с жесткой характеристикой включения, положительный силовой электрод которого соединен с положительным выводом источника питания постоянного тока, а отрицательный - с точкой соединения первой обкладки первого конденсатора с второй катушкой индуктивности, при этом в систему управления введены канал управления дополнительным управляемым электронным ключевым элементом с регулятором длительности отпирающего импульса, триггер, через который выход генератора импульсов соединен с входами регуляторов длительности импульса соответствующих каналов управления, и блок памяти длительности импульса, через который выход компаратора соединен с соответствующими входами регуляторов длительности импульсов соответствующих каналов.4. The pulse modulator according to claim 3, characterized in that an additional controlled electronic key element with a hard turn-on characteristic is introduced into it, the positive power electrode of which is connected to the positive terminal of the DC power source, and the negative one - to the connection point of the first lining of the first capacitor with the second inductor, while the control channel introduced the control channel of an additional controlled electronic key element with a regulator of the duration of the unlocking pulse and, a trigger, which is output through the pulse generator is connected to the inputs of the pulse width regulators respective control channels, and the pulse width memory block through which the output of the comparator is connected to the corresponding inputs of the respective channels regulators duration pulses.