Генератор импульсных напряжений Советский патент 1981 года по МПК H03K3/53 

(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

I

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике.

Известен генератор высоковольтных импульсов, использующих в схеме АркадьеваМаркса один общий для всех ступеней умножения коммутатор, выполненный по схеме п-ступенчатого умножения, содержащий зарядное устройство, п-1 ступеней у.множения напряжения и п накопительных конденсаторов (каждая из упомянутых- ступеней содержит зарядные дроссели и конденсаторы), представляющий собой последовательное соединение импульсных трансформаторов, на первичные обмотки которых равряжаротся конденсаторы 1.

Недостатками этого генератора являются относительно больщая индуктивность разрядной uentj, низкое значение реального коэффициента умножения напряжения, отрицательное влияние межвитковых и .межобмоточных емкостей и т. д.

Наиболее близким по техническому решению к изобретению является импульсный генератор с использованием инверсии напряжения на накопительных конденсаторах, содержащий искровые разрядники в количествр равном п/2, где п - коэффициент умножения напряжения или число ступеней генератора импульсных напряжений, в котором частично решен вопрос уменьшения количества искровых пазрядников при минимальной индуктивности разрядного контура, которая определяется только индуктивностью конденсаторов и нагрузки 2.

г1едостатком данного импульсного генератора является большое число искровых разрядников, что снижает стабильность параметров импульса, вызывает возрастание индуктивности разрядного контура, и при работе генераторов на повышенной частоте следования импульсов (практически не выше 50 Гц) происходит быстрое выгорание электродов разрядников, что может служить причиной пробоев в элементах схемы из-за возникающих перенапряжений.

Цель изобретения - использование для всех ступеней одного ком.мутирующего разрядника при обеспечении минимальной индуктивности цепи разряда на нагрузку.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе импульсных напряжений, содержащем ступени умножения напряжений С использованием инверсии напряжения на накопительных конденсаторах, соединенных

;с нагрузкой, зарядное устройство, зарядные |дроссели и коммутирующий разрядник, каждый дроссель имеет первичную и вторичную бифилярные обмотки, которые соединены по отдельности последовательно, при этом накопительные конденсаторы нечетных ступеней включены между началом первичной и концами вторичной обмоток, конденсаторы четных ступеней - между концами обмоток каждого дросселя, а коммутирующий разрядник включен между началом обмоток первого дросселя и соединен с зарядным устройством. Возможность использования одного общего для всех ступеней умножения коммутирующего разрядника при сохранении минимальной индуктивности цепи разряда на нагрузку обусловливается тем, что цепь инверсии напряжения накопительных конденсаторов четных ступеней, состоящая из бифилярных обмоток зарядных дросселей и коммутирующего разрядника, является малоиндуктивной, аналогичная цепь для конденсаторов начетных ступеней имеет значительную индуктивность, состояп ую из индуктивности коммутирующего разрядника и индуктивности последовательно включенных обмоток зарядных дросселей, представляющих собой многовитковую катущку. Это позволяет осуществить сложение напряжений всех стунепей генератора при помощи инверсии напряжения на конденсаторах четных ступеней и сохранении полярности напряжения на конденсаторах нечетных ступеней. Помещение бифилярных обмоток на сердечники из ферромагнитного материала позволяет значительно уменьщить длину намотки.

На чертеже приведена принциниальная схема генератора импульсных папряжений.

Схема генератора импульсных напряжений содержит четное число ступеней у.множения напряжения на накопительпых конденсаторах 1-6, зарядные дроссели 7-9, коммутирующий разрядник 10, зарядное устройство 11, нагрузку 12.

Генератор работает следующим образом

Каждый накопительный конденсатор 1--6 заряжается высоким напряжением от зарядного устройства И через обмотки за рядных дросселе 7-9. При замыкании коммутирующего разрядника 10 напряжение на каждом из накопительных конденсаторов четной ступени полностью инвертирует (.меняет свою полярность), в то время как на

накопительных конденсаторах нечетных ступеней произойдет незначительный спад напряжения. В результате происходит сложение напряжений всех ступеней у.множения, и все сум.марное напряжение прикладывается к нагрузке 12. Вся энергия, содержащаяся в накопительных конденсаторах, передается нагрузке в том случае, если время инверсии напряжения па накопительном конденсаторе много больще постоянной времени разряда ударной емкости генератора

на сопротивление нагрузки 12. Для исключения влияния нагрузки 12 на процессы инвертирования и умножения напряжения (особенно в случае низкоомной нагрузки) последовательно с ней можно включить отсекающий двухэлектродный разрядник, пробой которого должен произойти при полной инверсии напряжения на KOfbi,encaTopax четных ступеней, т. е. при максимальном напряжении на выходе г нератора.

Формула изобрегепия

Генератор импульсных напряжений, содержащий ступени )мпожения напряжения с использованием инверсии напряжения на накопительных конденсаторах, соединенных с нагрузкой, зарядное устройство к зарядпые дроссели и коммутирующий разрядник, отличающийся тем, что, с целью использования для всех ступеней одного коммутирующего разрядника при обеспечении минимальной индуктивности цепи разряда на нагрузку, каждый дроссель имеет первичную и вторичную бифиля-рпые об.мотки, которые соединены по отдельности последовательно, при этом накопительные конденсаторы нечетных етупенеи включены .между

началом первичной и концами вторичной обмоток, конденсаторы четных ступеней - между концами об.моток каждого дросселя, а ко.ммутирующий разрядник включен между началом обмоток первого дросселя к соединен с зарядным устройством

Источники информации, припятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 272360, кл. Н 03 К 3/53. 2. Fitch R. А., Howell V. Т, S Novel principle of transient highvoltage generation «Proc. lEE, 1964 V lii, Л &