КАСКАДНЫЙ ГЕНЕРАТОР Советский патент 1995 года по МПК H03K3/53 

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в электрофизической аппара- туре для питания ускорителей заряженных частиц, электронных микроскопов и других устройств.

Цель изобретения повышение надежности каскадного генератора.

На чертеже изображена принципиальная схема каскадного генератора.

Генератор состоит из диодов и зарядных колонн конденсаторов однофазной двухполупериодной циклической схемы 1 умножения напряжения, окруженной градиентными кольцами 2. Каждое градиентное кольцо соединено с соответствующей точкой соединения конденсаторов соседних каскадов схемы умножения напряжения одной из зарядных колонн через омический резистор 3. Вход схемы умножения напряжения подсоединен к потенциальным выводам вторичной обмотки трансформатора 4, отвод от середины вторичной обмотки трансформатора соединен с шиной 5 заземления. Элементы высоковольтной конструкции каскадного генератора размещены в корпусе 6.

Работает каскадный генератор следующим образом.

При подаче напряжения питания на трансформатор 4 каждый каскад емкостной схемы 1 умножения напряжения вырабатывает постоянное напряжение, заряжающее соответствующие конденсаторы зарядных колонн. Так как по постоянному току все конденсаторы зарядных колонн соединены между собой последовательно и согласно, то тем самым по высоте зарядных колонн создается монотонно увеличивающееся по модулю постоянное напряжение. Кроме постоянного напряжения, сформированного схемой умножения напряжения, на всех элементах зарядных колонн конденсаторов присутствует также и переменное напряжение относительно шины 5 заземления, обусловленное наличием напряжения на соответствующем данной зарядной колонне потенциальном выводе трансформатора 4 каскадного генератора. Через сопротивления резисторов 3 на градиентные кольца 2, обхватывающие схему 1 умножения напряжения, искусственно навязывается уровень напряжения, соответствующий точке соединения конденсаторов соседних каскадов зарядной колонны схемы умножения напряжения на данной высоте каскадного генератора. При этом постоянное напряжение, присутствующее на точке соединения конденсаторов любых соседних каскадов, оказывается практически полностью приложено к градиентному кольцу, присоединенному через резистор к этой точке. Равенство постоянных напряжений обусловлено малостью тока утечки с градиентного кольца 2 на корпус 6 каскадного генератора. Величина переменного напряжения на градиентных кольцах отличается от величины переменного напряжения действующего на потенциальном выводе трансформатора 4. Каждое градиентное кольцо имеет конструктивную емкость относительно корпуса каскадного генератора. Переменное напряжение на градиентном кольце можно рассматривать как напряжение на выходе интегрирующей цепи и при выборе величины резистора 3 больше паразитного реактивного сопротивления градиентных колец наличие переменной составляющей напряжения на градиентных кольцах можно пренебречь. При этом предотвращается также шунтирование емкостей зарядной колонны паразитной емкостью градиентных колец. Учитывая отсутствие влияния резисторов 3 на распределение постоянных напряжений по элементам высоковольтной структуры каскадного генератора следует, что при работе предлагаемого каскадного генератора на градиентных кольцах по высоте высоковольтной структуры устанавливается монотонно увеличивающееся по модулю постоянное напряжение. При этом распределение постоянных напряжений по градиентным кольцам и распределение постоянных напряжений по каскадам схемы умножения напряжения полностью совпадают. Тем самым за счет выравнивания электрических полей создаются оптимальные условия для достижения высоких напряжений в данной структуре. При пробое с градиентного кольца на корпус каскадного генератора конденсаторы зарядных колонн оказываются защищенными от чрезмеpных токов резисторами 3. То же самое справедливо и при пробоях между отдельными градиентными кольцами. Тем самым повышается коэффициент использования элементов схемы каскадного генератора, при этом резистор 3 выбирается из допустимой нагрузки на трансформатор и допустимой переменной составляющей на гра- диентных кольцах, ~R ≫ .

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в электрофизической аппаратуре для питания ускорителей заряженных частиц, электронных микроскопов и других устройств. Цель изобретения - повышение надежности каскадного генератора. Генератор состоит из диодов и зарядных колонн конденсаторов однофазной двухполупериодной циклической схемы 1 умножения напряжения, окруженной градиентными кольцами 2, каждое из которых соединено с соответствующей точкой соединения конденсаторов соседних каскадов схемы умножения напряжения одной из зарядных колонн через омический резистор 3. Вход схемы умножения напряжения подсоединен к потенциальным выводам вторичной обмотки трансформатора 4. Отвод от середины вторичной обмотки трансформатора соединен с шиной 5 заземления. Элементы высоковольтной конструкции генератора размещены в корпусе 6. 1 ил.

КАСКАДНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий градиентные кольца, обхватывающие емкостную циклическую двухполупериодную схему умножения напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности каскадного генератора за счет увеличения коэффициента использования элементов схемы умножения напряжения, в него введены резисторы по числу каскадов, включенные между градиентными кольцами и конденсаторами одной из зарядных колонн емкостной циклической двухполупериодной схемы умножения.