Генератор импульсных напряжений Советский патент 1983 года по МПК H03K3/53 

изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники и может быть использовано для генерирования импульсов, преимущественно микросекундного диапазона времени с амплитудой импульса сотни-тысячи киловольт и энергией в импульсе единицы-сотни килоджоулей.

Известен гене|)атЪр импульсных напряжений, содержащий источник нап.ряжения с двумя потенциальными выходами, подключенными через защитные элементы к многокаскадному генератору, собранному по схеме АкардьеваMapKcatl.Недостатком этого генератора является сложность синхронизации управляемых разрядников. Креме того, устройство является весьма громоздким.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретений является генератор импульсных напряжений, содержащий источник напряжения с двумя потенциальниавд псыгносамк, подкдючен1алки через эгащитные элементы к многоступенчатому каска.ду форми рования импульсов, каждая ступень которого состоит из двух последовательно включенных конденсатс ник: батарей, соединенных разделительными дрос селями и индуктивностью Ь СЗЗ каждый, а между ступенями включегал кеммутирующие разрядники.

Недостатком этого генератораявляется низкая кратность напряжения, т.е. недостаточная амплитуда ампульсов на выходе генератора при заданно числе ступеней генератора.

Цель изобретения - повышение амплтуды импульсов напряжения.

Поставленная цель достигаетсй тем, что в генераторе импульсных напряжений, содержащем источник напряжения с двумя потенциальными полюсами,подключенный через защитные элементы к многоступенчатом каскаду формирования импульсов, каждая ступень которого состоит из двух последовательно включенных конденсаторных батарей, соединенных раздели тельными дросселями с. иийуктивкостью ц каждый, а между ступенями включены коммутирующие разрядники, общая точка конденсаторных батарей первой ступени подключена к одному из полюсов источника,а противоположные клем мы к другому,каждая конденсаторная батарея содержит два последовательно включенных емкостных накопителя, общие точки которих в двух соседних конденсаторных батареях в соседних ступенях соединены дополнительно введенными разделительными элементами между собой, а общие точки накопителей первой ступени с общей шиной, причем одна из конденсаторных

батарей любой ступени шунтирована цепью из последовательно включенных коммутирующего разрядника и дросселя с индуктивностью U , которая выбрана из условия

1 | Цгде Ь - индуктивность дросселя шунтируквдей цепи;

сумма индуктив остей всех разделительных дросселей, соединяющих конденсаторные батареи соседних ступеней. На чертеже представлена схема генератора.

- Источник 1 напряжения выпрямленного тока подключен через,защитные элементы 2 Ч на чертеже - дроссели, но допустимы и резисторы,) к многоступенчатому каскаду формирования импульсов, состоящему из емкостнйх накопителей 3, объединенных по два в батареи, .между конденсаторными батареями двух соседних ступеней вютючены разделительные дроссели 4 с индуктивностью Ь каждый. Между о&зщмк точкам, емкостных накопителей .в Двух соседних батареях смежных ступеней включены разделительные элементы 5 (на чертеже - резистоЕИ, но допустиглы и катушки индукт тивностей), причем общие точки накопителей у- конд-енсаторной батареи первой ступени подключены через разделительные элементы 5 к , Между ступенями каскада включены коммутирующие разрядники 6. Одна из батарей каскада (на чертеже верхняя батарея второй ступени) зашу.нтирована цепью из разрядника 7 и дросселя 8 с индуктивностью Ь выбранной так, что ./Э2Ь /

Генерато|3 работает следующим образом.

.При подключении источника выпрямленного тока к сети осуществляется зарядка-емкостшлх накопителейпо цепям земля 1-2-4.,. 4-3-5...5-земля, при этом направление напряжений на батареях каждой ступени встречное (как показано сплошными стрелками на примере первой ступени). После достижения максимального зарядного напряжения на емкостных накоп тё- лях генератора срабатывает коммутирукяций разрядник 7 и верхняя батарея конденсаторов второй ступени, а такж все верхние конденсзаторные батареи других бтуненей, в колебательном режик® разряжаются Через цепочку 7-8, так как Ь 2/3S,bv, , то их перезарядка осуществляется практически одновременно, все батареи перезаряжаются, практически через

одинаковую индуктивность. Через время t i. 3/ 2ICYL.C/2 , где С - емкость одного емкостного накопителя 3, нап.ряжения на верхних батареях достигают максимума, а по направлению будут соответствовать напряжению на нижних конденсаторных батареях генератора. Разрядник б, включенный меязду землей и первой ступенью каскада, синхронизирован так/, что в момент VLc/2 он срабатывает. Это достигается подачей специального ш нхроимпульса либо отстройкой промежутка в этом разряднике на пробивное напряжение , гдеО- амплитуда источника -зарядного напряжения. Далее как и в генераторах, выполненных по принципу Аркадьева-Маркса, автоматически и последовательно во времени срабатывают коммутир5 гааие

разрядники б, включенные между 1-й и.2-й ступенью между 2-й и З-й и

т.д. На чертеже приведено три ступени каскада, но их число может быть

и больше. Амплитуда напряжения на выходе генератора при этом по отношению к уровню зарядного напряжения составляет К 4 п, где п число ступеней, т.е . в два раза выше, чем в известие генераторе.

Генератор позволяет в два раза увеличить амплитуду импульса напряжения том же числе ступеней, а

следовательно, и при том же количестве коммутирующих разрядников, либо практически в два раза уменьшить число кo мyтиpyn(aиx разрядников и примерно на 16% количество разделительных элементов при той же амплитуде импульсов.}

ГЕНЕРАТОР Ш ПУЛЬС№К НАПРЯЖЕНИЙ, содержащий источник напряжения с двумя потенциальными полюсами, подключенными через защитные элементы к многоступенчатому каскаду формирования импульсов, каждая ступень которого состоит из двух последо ательно включенных конд саторных батарей, свединенных раэделительшми дросселями с индуктивностью 1 каждый, а между ступенями Г включены коммутирующие разрядники, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения амплитуды импульса напряжения, общая точка конденсаторных батарей первой ступени подключена к одному из полюсов источника, а противоположные клеммы к другому, каждая конденсаторная батарея содержит два последовательно включенных емкостшлх накопителя, общие точки которых в двух соседних конденсаторных батареях в соседних ступенях соединенн дополнительно введенными разделительными элементами между собой/ а общие точки накопителей первой ступени с общей шиной, причем одна из конденсаторных батарей любой ступени шунтирована цепью из после- Q Довательно включенных кс 1мутирукнцёго S разрядника и дросселя -с индуктив(Л ностью L , которая выбрана из условия .Ц, г где Ь - индаь тивность-дросселя шунтирующей цепи; суммй индуктивностей всех разделительных дросселей, соединяющих конденсаторные батареи соседних ступеней. ND СО О) DO СД