ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ Российский патент 2013 года по МПК H03K3/00 H03B1/02 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для получения наносекундных импульсов высокого напряжения большой частоты следования, которые могут быть использованы для питания лазеров и рентгеновских трубок.

Известен генератор высоковольтных импульсов со стабильным запуском [1]. Генератор имеет несколько разрядников с формирующим элементом, которые управляются подвижным поджигающим электродом. К недостаткам этого генератора следует отнести ограниченную частоту срабатывания и громоздкость конструкции.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является генератор высоковольтных импульсов, содержащий высоковольтный источник постоянного напряжения, вращающийся трехэлектродный разрядник, причем поджигающие электроды разрядника размещены равномерно по окружности диэлектрического диска, снабженного устройством вращения [2]. Однако, этот генератор не может генерировать импульсы наносекундной длительности и с частотой следования более 1 кГц. Большая длительность обусловлена низким быстродействием, а низкая частота следования импульсов - малой скоростью восстановления электрической прочности искровых разрядников.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение высоковольтных импульсов наносекундной длительности высокой частоты следования.

Этот технический результат достигается следующим образом. Заявляемый генератор высоковольтных импульсов, содержит, высоковольтный источник постоянного напряжения, электроды, расположенные по обе стороны плоского диэлектрического барьера, установленного с возможностью вращения. В соответствии с изобретением, с одной стороны диэлектрического барьера вплотную ко всей поверхности барьера установлен плоский электрод с возможностью вращения вместе с ним, подключенный к одному полюсу источнику постоянного напряжения. С противоположной стороны диэлектрического барьера вплотную к части его поверхности с возможностью скольжения по ней при вращении барьера установлен неподвижный электрод, подключенный к этому же полюсу источника постоянного напряжения. А диаметрально противоположно, с этой же стороны барьера с зазором относительно него расположен другой неподвижный электрод, подключенный к другому полюсу источника напряжения через нагрузку. Для согласования нагрузки и генерирования импульсов разной полярности нагрузка может бать подключена через импульсный трансформатор.

На фиг.1 приведена развернутая блок-схема генератора; на фиг.2 - подключение нагрузки к генератору через импульсный трансформатор.

Генератор высоковольтных импульсов фиг.1 и фиг.2 содержит высоковольтный источник постоянного напряжения 1, вращающийся диэлектрический барьер с плоским электродом 2, установленным с возможностью вращения от устройства 6 вместе с диэлектрическим барьером 5, относительно которого электрод 2 неподвижен.. Причем, электрод 2 вплотную прилегает по всей поверхности к барьеру 5 и подключен к одному из полюсов источника постоянного напряжения 1. С противоположной стороны барьера 5 установлены сосредоточенные неподвижные электроды 3 и 4. Электрод 3 располагается над поверхностью вращающегося диэлектрического барьера 5 с воздушным зазором 10 и подключен к другому полюсу источника постоянного напряжения 1 через нагрузку 8 с клеммами 7. Электрод 4 прилегает к части поверхности диэлектрического барьера 5 с той же его стороны, что и электрод 3 с возможностью скольжения по ней, оставаясь неподвижным. Он установлен диаметрально противоположно электроду 3. На фиг.2 к клеммам 7 нагрузки 8 подключен импульсный трансформатор 9. Таким образом нагрузка включена в схему через трансформатор.

Генератор высоковольтных импульсов работает следующим образом. В исходном состоянии на электроды 3 и 4 подается зарядное напряжение. Барьер 5 и прилегающий к нему сплошной электрод 2 вращаются устройством вращения 6 Поверхность барьера 5, проходящего под скользящим неподвижным электродом 4 заряжается до зарядного напряжения соответствующей полярности, после чего в зазоре 10 между неподвижным электродом 3 и барьером, образуется барьерный разряд. Барьер разряжается. Длительность барьерного разряда десятки наносекунд. Частота следования импульсов (f_δ) определяется диаметром прибарьерной области барьерного разряда (согласно d_δ=4÷5 мм) и линейной скоростью движения этой области v_δ.

f_δ=v_δ/d_δ, при v_δ=100 м/с, d_δ=5 мм, получим f_δ=20 кГц.

Для схемы представленной на фиг.1 на нагрузке 8 формируется непрерывный пакет однополярных импульсов. При подключении нагрузки через трансформатор 9 устраняется постоянная составляющая и на нагрузке 8 формируется пакет разнополярных импульсов.

Источники информации

1. Физика быстропротекающих процессов./ Под редакцией Н.Д. Златина, М.: «Мир», 1971, т.1, с.174.

2. Авторское свидетельство СССР №657597, кл. Н03К 3/53. Опублик. 1979 г.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для получения наносекундных импульсов высокого напряжения большой частоты следования, которые могут быть использованы для питания лазеров и рентгеновских трубок. Техническим результатом заявляемого изобретения является получение высоковольтных импульсов наносекундной длительности высокой частоты следования. Генератор высоковольтных импульсов содержит высоковольтный источник постоянного напряжения, электроды, расположенные по обе стороны плоского диэлектрического барьера, установленного с возможностью вращения, с одной стороны диэлектрического барьера вплотную ко всей поверхности барьера установлен плоский электрод с возможностью вращения вместе с барьером, подключенный к одному полюсу источника постоянного напряжения, с противоположной стороны диэлектрического барьера вплотную к части его поверхности с возможностью скольжения по ней при вращении барьера установлен неподвижный электрод, подключенный к этому же полюсу источника постоянного напряжения, при этом диаметрально противоположно, с этой же стороны барьера с зазором относительно него расположен другой неподвижный электрод, подключенный к другому полюсу источника напряжения через нагрузку. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Генератор высоковольтных импульсов, содержащий высоковольтный источник постоянного напряжения, а также электроды, расположенные по обе стороны плоского диэлектрического барьера, установленного с возможностью вращения, отличающийся тем, что с одной стороны диэлектрического барьера вплотную ко всей поверхности барьера установлен плоский электрод с возможностью вращения вместе с барьером, подключенный к одному полюсу источника постоянного напряжения, а с противоположной стороны диэлектрического барьера вплотную к части его поверхности с возможностью скольжения по ней при вращении барьера установлен неподвижный электрод, подключенный к этому же полюсу источника постоянного напряжения, при этом диаметрально противоположно, с этой же стороны барьера с зазором относительно него расположен другой неподвижный электрод, подключенный к другому полюсу источника напряжения через нагрузку.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что нагрузка подключена в схему через импульсный трансформатор.