Генератор импульсных напряжений Советский патент 1986 года по МПК H03K3/53 

10

I1233267

Изобретение относится к импульсной технике и-может использоваться при формировании высоковольтных импульсов наносекундной и микросекундной длительности.

Цель изобретения - расширение: диапазона управляемой работы срезающих раз яднико.в по .напряжению и повышение надежности срабатывания коммутирующих и срезающих разрядников.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема генератора импульсных напряжений.

Устройство содерлшт две ветви зарядно-разрядных резисторов I, меж- 5 ду которыми подключены разрядники 2 и конденсаторы 3. Причем накопи- тельные конденсаторы включены между одноименными выводами резисторов заземленной и незазе -шенной ветвей,, а коммутирующие разрядники -- между верхними выводами.резисторов незаземленной ветви и ниясними выводами заземленной ветви, при этом зазем20

Для того, чтобы при срабатывании разрядникюв 2 на резисторах 5 не возникало напряжений, связанных с зарядом:межэлектродных емкостей раз- Р.ЯДНИКОВ через эти сопротивления, и не происходило преждевременного срабатывания срезающих разрядников, ве- личина резисторов 5 должна определяться из соотношения

R-CCP Ч,

где R - величина сопротивления резистора 5;

- емкость срезающего разрядника;

t - время кoм fyтaции разрядника 2,

При времени коммутации ( :0)10 с емкостью разрядников- (1- 0) 10 Ф, реализуемых в реалььагх конструкциях генераторов, величина резистора 5 должна находиться в диапазоне 0 - 10 Ом. Более точно величина резис- тора 5, необходимая для надежной .работы срезающих разрядников на фронте.

ср

,-7

9

ленная ветвь содержит на один резис- высоковольтного импульса, подбираеттор больше.

Параллельно кау(р,ому зарядно-раз- рядному резистору 1 правой ветви подключены срезаюище разрядники 6, в которых управляюище электродь присоединены к нижним через резистор 5 Управляющий электрод каждого последующего разрядника соединен таюке с верхним/электродом предьодущего срезающего разрядника. Для запуска нижнего срезающего разрядника служит вспомогательный генератор 6 импульсов,, К выходу генератора подключена нагрузка 7.

Параллельно каждым двум смежным зарядно разрядным резисторам заземленной ветви включены дополнительны конденсаторы 8.

Генератор импульсных напряжений работает следующим образом.

Конденсаторы 3 заряжаются через зарядко-разрядные резисторы до напряжения источника .питания Uj . После пробоя нижнего управляемого разрядника 2 срабаты зают остальные разрядники 2, конденсаторы 3 соединяются последовательно и к нагрузке 7 прикладывается высоковольтный импульс напряжения, К каждому срезаю- щему разряднику 4 также прикладывается импульс напряжения величиной ,% при-срабатывании соответствующег )зазркдника 2,

5

0

Для того, чтобы при срабатывании разрядникюв 2 на резисторах 5 не возникало напряжений, связанных с зарядом:межэлектродных емкостей раз- Р.ЯДНИКОВ через эти сопротивления, и не происходило преждевременного срабатывания срезающих разрядников, ве- личина резисторов 5 должна определяться из соотношения

R-CCP Ч,

где R - величина сопротивления резистора 5;

- емкость срезающего разрядника;

t - время кoм fyтaции разрядника 2,

При времени коммутации ( :0)10 с емкостью разрядников- (1- 0) 10 Ф, реализуемых в реалььагх конструкциях генераторов, величина резистора 5 должна находиться в диапазоне 0 - 10 Ом. Более точно величина резис- тора 5, необходимая для надежной .работы срезающих разрядников на фронте.

ср

,-7

ся в конкретном генераторе экспериментально .

По истечении заданного промежутка времени от вспомогательного генератора б импульсов подается импульс по;здига на управляющий электрод срезающего разрядника, что приводит к его срабатыванию. Между нижним и управл.яющим электродами следующего срезающего разря.дника возникает им- пзшьс напряжения, происходит пробой этого промежутка, i при ра-зряде конденсатора 3 через пробитый поджигающий зазор второго разрядника создается мощная ультрафиолетовая подсветка, приводящая к пробою всего срезающего разрядника. Остальные

срезающие разрядники срабатывают.

.аналогично, и на нагрузке 7 формируется задний фронт высоковольтного

I импульса.

Особенность работы срезающих разрядников в предлагаемом генераторе состоит в том, что полярность импульса подзкига противоположна полярности напряжения между верхним и нилпшм электродами. При пробое предащущего срезающего разрядника между управ - лякзщим и рврхним электродами последующего создается удвоенная разность потенциалов. Соответствующим выбором длин промежутков между управляющим электродом и нижним, а также между

верхним и нижним электродами можно обеспечить потенциальный механизм работы срезающих разрядников, кЬгда инициирующим фактором пробоя является не искра в поджигающем зазоре, а. резкое искажение электричрского пол вблизи кончика управляющего электрода, вызывающее практически одновременный пробой указанных промежутков Такой механизм работы устройства позволяет расширить:диапазон управляемой работы по напряжению и уменьшить величину и разброс времени срабатывания срезающих разрядников. Бремя .воздействия импульса поджига для каждого срезающего разрядника определяется характерным временем разряда конденсатора 3 через резистор 5. При величине сопротивления резистора 5 в диапазоне 10-100 Ом, что обеспечивает надежную работу врезающих разрядников без самопроизвольного срабатывания на .фронте высоковольтного импульса, и при вели- чине емкостей конденсаторов 3, сое- тавляющий обычно 10 - 10 Ф, постоянная времени воздействия импульса поджига равна 0,1-100 мкс, что впол- не достаточно для запуска срезаюгдих разрядников,

В предлагаемом генераторе использованы дополнительные конденсаторы 8 калщый из которых подключен параллельно двум смежным зарядно-разряд- ным -резисторам 1 заземленной ветви. . С одной стороны конденсаторы 8 снижают вероятность пробоя срезающих разрядников на фронте формируемого импульса, поскольку фронт воздействующего напряжения на срезающем раз- ряднике определяется при этом не временем коммутации разрядников 2, а значительно большим временем заряда конденсаторов 8, С другой стороны, при управляемом пробое одного из срезающих разрядников на последующем создается двойное напряжение даже в том случае, когда пробит его поджигающий зазор. Одновременное воздействие мощной ультрафиолетовой под- светки и двойного напряжения способствует быстрому и стабильному пробою срезающих разрядников и расширяет диапазон управляемой работы.

Кроме того, каждый конденсатор 8 подключен паралле1 ьно двум ступеням генератора, состоящим из двух конденсаторов 3 и двух разрядников 2,

соединенных последовательно. При прбое одного из разрядников 2 к непро битому прикладывается удвоенное наг пряжение, что способствует увеличению стабильности работы разрядников 2 при формировании фронта высоковолного импульса,

Величина емкости дополнительных конденсаторов 8 должна удовлетворять условию

-р - Сдоп С,,

емкость разрядника 2;

ме сэлектродная емкость срезающего разрядника;

емкость конденсатора 8;

емкость накопительного конденсатора 3,

где

С,

С,

С

ер

доп

Формула изобретени

1 . Генератор импульсных напряже- НИИ, содержащий две ветви зарядно- разрядньк резисторов, одна из которых имеет на один резистор больше и заземлена, причем между верхними выводами резисторов незаземленной ветви и нижними выводами резисторов зазе1ушенной ветви включены коммутирующие разрядники, нижний из которых выполнен трехэлектродным, накопитель ные конденсаторы, включенные между одноименными выводами резисторов заземленной и незаземленной ветвей, параллельно резисторам заземленной ветви основными электродами подключены срезающие разрядники, причем управляющий электрод каждого срезающего разрядника, кроме первого, соединен с нижним электродом через резистор , верхний основной электрод г: последнего срезающего разрядника соединен с нагрузкой, отличаю щ и и с я тем, что, с целью рас- пшрення диапазона управляемой работы срезающих разрядников по напряжению и повьппения надежности срабатывания коммутирующих и срезающих разрядников , управляющий электрод каждого срезающего разрядника кроме первого, соединен с основным электродом нижнего разрядника непосредственно, управляющий электрод нижнего разрядника соединен с дополнительным .генератором, а параллельно двум смежным зарядно-разрядным резисторам заземленной ветви включены дополнительные конденсаторы.

512332676

2. Генератор поп.1,отлича- 3. Генератор по п.1, о т л и - ю щ и и с я тем, что емкость допол- чающийся тем, что величина нительных конденсаторов С. выбра- резистора R, соединяющего управляю- на из соотношения5 электрод с основным, выбирается

.Сдд„-«С,из соотношения

R Ccp t,

где С - межэлектродная емкость ере- где С межэлектродная емкость эающего разрядника;срезающего разрядника;

Ср - емкость накопительного кон- Ю t время коммутации коммути- нсатора.рующего разрядника.