Каскадный генератор импульсов высокого напряжения Советский патент 1977 года по МПК H03K3/53 

1

Изобретение относится к технике выСОКИ.Х напряжений, а более конкретно к каскадным генераторам высоковольтных импульсов, и может быть использовано в качестве источника ускоряющего напряжения в компактных рентгеновсках, электронных и других импульсных аппаратах ионизирующих излучений, в лазерной технике и в различных физическах установках.

Известен каскадный генератор импульсов высокого напряжения, формирующий кроткие импульсы напряжения амплитудой в сотни киловольт и содержащий первичну обмотку, состоящую из нескольких витков медной леНты, и вторичную обмотку, выполненную двумя изолированными друг От друга медными лентами, спирально намотанными на ферритовый сердечник. Вторичная обмотка одновременно выполняет функции накопительной емкости. Энергия, запасенная в этой емкости, реализуется в первичной обмотке комбинированного тра.форматора при срабатывании первичного коммутатора тока ll .

Однако такой каскадный генератор импульсов имеет недостаточную амплитуду выходных импульсов.

Из известных устройств/, наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является каскадный генератор импульсов высокого напряжения, содержащий источник питания, комбинированные импульсные трансформаторы, соединенные последовательно через разделительные резисторы, конденсатор связи и трехэлектродные коммутаторы тока, включенные параллельно входу каждого импульсного трансформатора 2 .

Недостатком такого импульсного каскадного генератора является несиахронность срабатывания первичных коммутаторов в результате статистического разброса времени развития разряда от момента поджига до замыкания рабочего промежутка. Поэтому импульсы напряжения во вторичных обмотках генерируются не одновременно и напряжение на выходе генератора оказывается меньше суммы амплитуд импульсов, входящих в схему трансформаторов. Для увеличения амплитуды выходных импульсов высокого напряжения в каскадном генераторе импульсов, высокого напряжения, содержащем источник питания, комбинированные импульсные трансформаторы, соединенные последовательно через разделительные резисторы, конденсатор связи и трехэлектродные коммутаторы тока, включенные параллельно аходу каждого импульс ного трансформатора, управляемые электро ды коммутаторов, начиная со второго, по ключены к началу вторичной обмотки импульсного трансформатора предьщущего кас када через конденсатор связи. На чертеже дана чпринципиальная элек- 5 дого трическая схема каскадного генератора им пульсов / ВЫСОКОГО напряжения (например с числом каскада п 3). Каскадный генератор импульсов высокого напряжения состоит из трех последоватепьно соединенных комбинированных им пульсных трансформаторов 1-1, 1-2, 1-Зс трехэпектродными коммутаторами 2-1,2-2, 2-3 в цепи первичных обмоток 3-1, 3-2, 3-3. На ферритовых сердечниках 4-1, 4-2, 4-3 .намотаны вторичные обмотки 5-1, 55-3 и 6-1, 6-2, 6-3, вьшолненные . на двух изолированных друг от друга медных пластинах, междувитковые емкости ко торых образуют накопительные -.элементы 7-1, 7-2, 7-3 {на чертеже показаны пунктиром). Импульсные трансформаторы 1-2, 1-3, соединены между собой через разделительные резисторы 8-1, 8-2. Конденсаторы связи 9-1, 9-2 включены в цепи управляющих электродов 1О-1, 10 10-3 (коммутаторов) так, что последовательная цепочка, состоящая из конденсаторов 9-1, 9-2 и межэлектродной емкости поджигающего промежутка коммутаторов 2-1, 2-2., 2-3, оказывается параллельной вторичным обмоткам 6-1, 6-2, 6-3 предыдущих трансформаторов 1-1, 1-2, 1-3. Работает каскадный генератор импульсов следующим образом. Накопительные элементы 7-1, 7-2, 7-3 комбинированных трансформаторов 1-1, 1-2, 1-3 заряжаются от одного источника питания. Запуск генератора осуществляется подачей поджигающего импульса на управляющий электрод 1О-1 пе вого коммутатора 2-1. При его срабатыВании. накопительный элемент 7-1 первого каскада разряжается еЯа первичную обмотку 3-1. Во вторичной обмотке появляется импульс высокого напряжения. Боль шая часть его оказывается прилаженной к поджигающему промежутку коммутатора 2-2 второго каскада, так как величина меж электродной емкости этого промежутка меньше, чем емкость последовательно соединенного с ним конденсатора 9-1. При достижении напряжения несколько киловольт, т.е. в начале фронта высоковольтного импульса, коммутатор срабатывает, что приводит к появлению высоковольтного импульса на выходе второго трансформатора 1-2. Работа третьего каскада аналогична второму. Время запаздывания срабатывания каж- последующего коммутатора относительно первого много меньше длительности фронта выс.оковоЛьтных импульсов, формируемых во вторичных обмотках трансфор-. маторов, поэтому своего амплитудного значения все импульсы напряжения достигают практически одновременно. Таким образом, емкостная связь позволяет получать на выходе каскадного генератора импульсы напряжения с максимальной возможной амплитудой, равной сум- . ме амплитуд импульсов всех последовательно соединенных комбинированных трансформаторов Кроме того, отпадает необходимость в сложной системе пусковых устройстн;что значительно упрощает как схему, так и конструкцию генератора. Формула изобретения Каскадный генератор импульсов высокого напряжения, содержащий источник питания, комбинированные импульсные трансформаторы, соединенные последовательно через разделительные резисторы, конденсатор связи и трехэлектродные коммутаторь тока, включенные параллельно входу каждого импульсного трансформатора, о т л ичаю, щийся тем, что, с целью увеличения амплитуды выходных импульсов высокого напряжения, управляемые электроды коммутаторов, начиная со второго, подключены к началу вторичной обмотки импульсного трансформатора предыдущего каскада через конденсатор связи. Источники информации, принятые во вни.мание при -..экспертизе. 1.Месяц Г. А., Насибов А. С., КремневВ.В. Формирование наносекундных импульсов высокого напряжения. М,, Энергия, 1970, с, 53-56. 2.Авторское свидетельство СССР № 149494, кл. Н 01 Г 27/28, 1968.