Автореферат (1137077), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Величиныограничительных сопротивлений R11, R12 были выбраны с учетом допустимойвеличины тока транзисторов и равны 100 Ом.Выбрана линейная конструкция модулятора с управляющими ИТ тока, таккак она позволяет обеспечить монтажную доступность элементов схемы вотсутствии электропрочной заливки объема модулятора электроизоляционнымиматериалами.
Разработана конструкция всего стенда (см. рисунок 24).19Рис. 23. Принципиальная схема экспериментального стенда.Рис. 24. Конструкция экспериментального макета модулятора.После экспериментального определения на стенде вольтфарадныххарактеристик отдельных транзисторов (емкостей CDS(UDS), CDG(UDS)) иизмерения параметров элементов стенда (сопротивлений и емкостей) они быливнесены в математическую модель модулятора. В дальнейшем при одинаковыхусловиях проводились натурный и машинный эксперименты.Для определения устойчивости полученных решений экспериментыпроводились для нескольких значений напряжения питания модулятора,которые соответствуют разным коэффициентам использования транзисторов понапряжению. В ходе экспериментов изменялись величины сопротивлениянагрузки и ее паразитной емкости. Экспериментально получены зависимостинапряжений, прикладываемых между выводами истоков транзисторов икорпусом модулятора (см.
рисунки 25, 26), а также напряжения,прикладываемые между выходными электродами транзисторов (см. рисунок 27).20а)б)Рис. 25. Напряжения, прикладываемые к выводам стоков транзисторов относительнокорпуса, полученные в натурном эксперименте: а) для зарядного ключа; б) для разрядногоключа.а)б)Рис. 26. Напряжения, прикладываемые к выводам стоков транзисторов относительнокорпуса, полученные в машинном эксперименте: а) для зарядного ключа; б) для разрядногоключа.а)б)Рис.
27. Эпюры напряжений между выходными электродами транзисторов ключа:а) натурный эксперимент; б) машинный эксперимент.21Сопоставление этих зависимостей для натурного и машинногоэкспериментов показали совпадение результатов моделирования сэкспериментальными со значением СКО менее 25%.а) без дополнительных емкостейб) с дополнительными емкостямиРис. 28. Зависимость напряжений, прикладываемых к ячейкам, от их номера при kисп = 0,27: а)без дополнительных емкостей; б) с дополнительными емкостями.а) без дополнительных емкостейа) с дополнительными емкостямиРис.
29. Зависимость напряжений, прикладываемых к ячейкам, от их номера при kисп = 0,54:а) без дополнительных емкостей; б) с дополнительными емкостями.а) без дополнительных емкостейа) с дополнительными емкостямиРис. 30. Зависимость напряжений, прикладываемых к ячейкам, от их номера при kисп = 0,81:а) без дополнительных емкостей; б) с дополнительными емкостями.22Для трех значений коэффициентов использования по напряжению былиполучены зависимости напряжений, прикладываемых к выходным электродамтранзисторов в закрытом состоянии в динамическом режиме, от номера ячейкимодулятора (см.
рисунки 28-30). Эти зависимости несколько различаются длянатурного и машинного экспериментов, однако во всех случаях, к ячейкам,располагающимся ближе к нагрузке, прикладывается большее напряжение. Внатурном эксперименте эта зависимость выражена сильнее.С целью проверки предложенного способа выравнивания напряжений,прикладываемых к выходным клеммам транзисторов в закрытом состоянии вдинамическом режиме, по предложенной формуле (1) был проведен расчетвеличин добавочных емкостей. Полученные значения были скорректированы сучетом доступных величин стандартных рядов номиналов емкостиконденсаторов. После установки добавочных емкостей в ячейки модуляторабыли повторно проведены эксперименты для трех значений коэффициентовиспользования по напряжению.Сравнение зависимостей напряжений, прикладываемых к выходнымэлектродам транзисторов, от номера ячейки для натурных и машинныхэкспериментов показало хорошие результаты (см.
рисунки 29-30). Напряжения,прикладываемые к ячейкам ключей, практически равны друг другу. Такимобразом, можно считать практически подтвержденным предположение овозможности выравнивания напряжений, прикладываемых к выходнымэлектродам транзисторов в закрытом состоянии в динамическом режиме, спомощью дополнительных конденсаторов, подключаемых параллельновыходным электродам транзисторов, величина которых рассчитывается поформуле (1).В заключении сформулированы основные результаты и выводы подиссертационной работе.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ1.
Проведен анализ ЭВП СВЧ как нагрузок импульсных модуляторов.Определены основные типы приборов, используемых на практике, типовыезначения питающих их напряжений лежат в диапазоне от 2кВ до 100кВ и более.Показано существенное влияние питающих напряжений ЭВП СВЧ напараметры генерируемых импульсов.
Определены требования к параметрамрадиоимпульсов, формируемых в передатчиках, для различных применений.Наиболее жесткие требования к параметрам импульсов предъявляются в РЛС ссистемами селекции движущихся целей. Показано, что для таких систем23требуется обеспечить стабильность напряжения плоской части импульсапорядка 0,4% и 0,04% при коэффициенте улучшения 20 и 40 дБ соответственно.2. Проведен анализ схем построения импульсных модуляторов для питанияЭВП СВЧ.
Показано, что схемы с частичным разрядом емкостного накопителясовместно с твердотельными составными ключами, построенными натранзисторах с полевым управлением, позволяют обеспечить следующиепараметры импульсов напряжений, питающих ЭВП СВЧ: длительность фронтаот 20 нс, длительность импульса от 40 нс до ∞, частота повторения импульсовдо единиц МГц. Для удовлетворения требований по рабочим напряжениям итокам необходимо использовать последовательно-параллельное включениенескольких транзисторов.3. Для схемы двухтактного модулятора, учитывающей паразитныепараметры отдельных элементов, разработана математическая модель. С еёиспользованием проведено исследование процессов, происходящих вмодуляторе во время различных стадий его работы. Выявлена зависимостьнапряжения, прикладываемого к выходным электродам транзисторовмодулятора при их закрытии, от номера ячейки, величины паразитной емкоститранзисторов на корпус модулятора, выходной емкости транзисторов.Показано, что установившееся после закрытия транзисторов напряжениесохраняется в течении времени от 100 мкс до единиц секунд.4.
Предложен новый способ выравнивания напряжений, прикладываемых котдельным транзисторам, в динамическом режиме с использованиемдополнительных конденсаторов, подключаемых параллельно выходнымклеммам транзисторов. Величины емкостей этих конденсаторов определяютсяномером ячейки модулятора и величиной паразитной емкости транзисторов накорпус модулятора. Показано, что при использовании дополнительныхемкостей происходит увеличение собственной емкости ключа и динамическихпотерь в нем.5. Определена предельная задержка начала переключения транзисторовсоставного ключа между собой.
Эта задержка определяется быстродействиемотдельных транзисторов, их числом, коэффициентом использованиятранзисторов по напряжению и параметрами токоограничивающих цепей.6. Предложена методика расчета предельных режимов работы составныхключей по частоте и скважности. Показано влияние собственной емкостисоставных ключей на эти параметры.7. Рассчитана величина ограничительного сопротивления, при котороймодулирующее напряжение во время фронта импульса изменяется поапериодическому закону.
Для данной величины ограничительногосопротивления рассчитана длительность фронта импульса.248. Проведены натурный и машинный эксперименты с полномасштабнойсхемой двухтактного модулятора. Полученные для двух экспериментоввременные зависимости напряжений в различных точках модулятора былисопоставлены между собой. Практически подтверждено наличие зависимостинапряжений, прикладываемых к выходным электродам транзисторов взакрытом состоянии в динамическом режиме, от номера ячейки, а такжеподтверждена возможность выравнивания этих напряжений с использованиемдополнительных емкостей.9. Проведенные расчеты, а также разработанные методики расчетапараметров составных ключей позволяют создавать импульсные модуляторы сзаранее определенными параметрами и высокой надежностью.РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИРаботы, опубликованные автором в рецензируемыхрекомендованных ВАК Министерства образования и наук РФ:журналах,1.
Платонов С.А. Влияние паразитных параметров на разброс напряжений ввысоковольтных твердотельных ключах, построенных по последовательнойсхеме // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Приборостроение. 2012. Спецвыпуск№7. С. 60-69. (0.45 п.л.) (в соавторстве с Казанцевым В.И., Сергеевым В.Г. авт.вклад 0.25 п.л.)2. Платонов С.А. Распределение напряжений между транзисторами ввысоковольтных твердотельных ключах, построенных по последовательнойсхеме // Электронная техника, серия 1 СВЧ-техника.
2012. №3(514). С. 4-12.(0.45 п.л.) (в соавторстве с Казанцевым В.И., Сергеевым В.Г. авт. вклад 0.25п.л.)3. Платонов С.А. Потери в анодных твердотельных модуляторах,построенных по последовательной схеме // Электронная техника, серия 1 СВЧтехника. 2012. №4(515). С. 27-38. (0.67 п.л.) (в соавторстве с Казанцевым В.И.,Сергеевым В.Г. авт.
вклад 0.4 п.л.).4. Платонов С.А. Высоковольтные импульсные модуляторы // Наука иобразование. Электронное научно-техническое издание. 2011 г. №11. URL.http://technomag.edu.ru/doc/255442.html (дата обращения 30.05.2013). (0.23 п.л.)(в соавторстве с Казанцевым В.И., Сергеевым В.Г. авт. вклад 0.1 п.л.).5. Платонов С.А. Техника твердотельных высоковольтных импульсныхмодуляторов для питания ЭВП СВЧ // Электронная техника, серия 1, СВЧ25техника. 2013. №3(518).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
