Генератор прямоугольных импульсов напряжения

 

Совхоз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ п1 658719 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) M. Кл г

Н 03 К 3/53 (22) Заявлено 15.04.76 (21) 2348897/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Государственный немнтет

СССР но делам нзооретеннй н отхрытнй (53) УДК621.319 .53 (088.8) Опубликовано 25.04.79. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 30.04.79

М. И. Козлов, Г. К. Голобокий и В. И. Цветков

Днепродзержински и ордена Трудового Красного Знамени индустриальный институт им. М. И. Арсеничева (72) Авторы изобретения

1 ( (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к импульсной технике и может найти широкое применение в ускорительной технике, лазерной технике, в технике искровых и стримерных камер и других областях техники.

Известен генератор прямоугольных импульсов с разомкнутой однородной линией, в котором линия замкнута через коммутатор на нагрузку на другом конце (!). При равенстве сопротивления нагрузки волновому сопротивлению линии на нагрузке формируется импульс прямоугольной формы без последую|цих колебаний.

Однако в этом генераторе амплитуда импульса напряжения равна только половине амплитуды источника зарядного напряжения.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению генератор прямоугольных импульсов, содержащий искусственную формирующую линию, образованную индуктивностями и накопительными элементами, питаемыми от зарядного источника и выполненными по схеме Аркадьева — Маркса, и выходной разрядник, присоединенный через нагрузку к одному из концов линии (2). Амплитуда импульса напряжения этого генератора Может значительно превышать амплитуду источника зарядного напряжения.

Недостатком такого генератора является наличие в разрядной цепи каждого накопительного элемента множества последовательно соединенных разрядников, сопротивление и индуктивность искры которых существенно ограничивают ток каждого накопительного элемента при их разряде на нагрузку. что уменьшает выходную MQLUность в импульсе.

Цель изобретения — увеличение выходной мощности генератора.

Это достигается тем, что в известном генераторе прямоугольных импульсов напряжения, содержащем источник питания, искусственную формирующую линию, один из концов которой соединен через коммутатор с нагрузкой, образованную катушками индуктивности и накопительными элементами, конденсаторы которых соединены последовательно, а коммутаторы и дополнительные конденсаторы — по схеме Аркадьева — Маркса, коммутаторы одной из ступеней каждого накопительного элемента соединены между собой через дополнительные конденсаторы, параллельно каждому второму конденсатору на658719 копительного элемента подключены последовательно соединенные катушка индуктивности и коммутатор.

После зарядки накопительных элементов и срабатывания коммутаторов происходит перезарядка каждого второго конденсатора накопительного элемента и напряжение всех конденсаторов в каждом накопительном элементе суммируется. Отсутствие разрядников в цепи последовательного ряда конденсаторов накопительных элементов позволяет получить на нагрузке больший ток, чем в известном генераторе.

На чертеже дана принципиальная электрическая схема генератора прямоугольных импульсов напряжения.

Искусственная линия генератора образована индуктивностями 1 и накопительными элементами, состоящими из ряда последовательно соединенных силовых конденсаторов

2 (на чертеже для простоты показано только три накопительных элемента по четыре конденсатора в каждом) . ло

Параллельно каждому второму конденсатору 2 через катушку 3 индуктивности включены коммутаторы 4 и 5, например искровые разрядники, причем коммутатор 5 выполнен управляемым.

Коммутаторы 4 каждого накопительного и элемента соединены между собой в последовательный ряд через дополнительные конденсаторы 6 по схеме Аркадьева †Марк.

Кроме того, коммутаторы 4 и 5 первой ступени каждого накопительного элемента соединены между собой также в последовательный ряд через дополнительные конденсаторы 7 по схеме Аркадьева †Марк.

Все конденсаторы заряжаются от источника 8 питания через разделительные импедансы 9 (резисторы, катушки индуктивнос- з5 ти) .

К одному из концов линии через выходной коммутатор (разрядник) 10 подключена нагрузка 11.

Генератор работает следующим образом.

4О

В исходном состоянии все конденсаторы заряжены до напряжения источника 8 питания. например, так, как это показано на схеме. При этом между противоположными концами ряда последовательно соединенных 4 силовых конденсаторов каждого накопительного элемента выходное напряжение равно нулю.

После срабатывания управляемого коммутатора 5 на коммутаторе 4 второй ступени первого накопительного элемента и коммутаторе 4 первой ступени второго накопительного элемента появляется двойное перенапряжение, что приводит к их пробою.

В дальнейшем пробой коммутатора первой ступени предыдущего накопительного элемента приводит к пробою следующего коммутатора этого же накопительного элемента и коммутатора первой ступени последующего накопительного элемента и т.д. Эти процессы развиваются лавинообразно до пробоя всех коммутаторов.

Время срабатывания всех коммутаторов определяется параметрами генераторов Аркадьева — Маркса, включающих как коммутаторы каждого накопительного элемента, так и коммутаторы первых ступеней всех накопительных элементов. При определенных условиях (малая емкость дополнительных конденсаторов, малая индуктивность разрядных цепей генераторов Аркадьева †Маркса, наличие коммутаторов, например,. первых ступеней накопительных элементов под давлением в газе) это время может составлять величину порядка единиц или нескольких десятков наносекунд.

В связи с этим, запуск всех коммутаторов можно считать достаточно с:;: хронш,;и.

Для уменьшения времени cp3()d ыввния всех коммутаторов можно рекомендовать также включение управляемого коммутатора 5 в качестве коммутатора первой ступени одного из средних накопительных элем:. птов. l огда, после пробоя управляемого ко. мм.; торэ, лавинообразный процесс срабатывания последующих коммутаторов первых ступеней будет развиваться в обе стороны и время срабатывания коммутаторов первых ступеней можно уменьшить вдвое.

После срабатывания всех коммутаторов начинается колебательный процесс перезарядки каждого второго силового конденсатора 2 последовательного ряда каждого накопительного элемента через катушки 3 индуктивности.

Другие конденсаторы этого ряда остаются в исходном состоянии. Поэтому, с началом перезарядки, между противоположными концами последовательного ряда силовых конденсаторов напряжение плавно возрастает до величины U, где U — величина зарядного напряжения, и — число силовых конденсаторов. Фронт этого импульсного напряжения определяется временем перезарядки силовых конденсаторов.

Наряду с этим, начинается процесс дозарядки конденсаторов б до двойного напряжения источника питания. Этот процесс продолжается до полной перезарядки силовых конденсаторов. Из-за малой емкости конденсаторов 6 посадка напряжения на силовых конденсаторах 2 пренебрежимо мала.

Коммутатор 10 срабатывает на максимуме выходного напряжения силовых конденсаторов. При равенстве сопротивления нагрузки волновому сопротивлению линии на нагрузке 11 формируется импульс прямоугольной формы без последующих колебаний с /2 а м пл итудой.

Генератор может быть изготовлен на очень высокое напряжение в сотни киловольт, обеспечивает через нагрузку больший ток в импульсе, чем известные генераторы и

658719

Формула изобретения

Составитель Г. Смелова

Техред О. Луговая Корректор М. Демчик

Тираж 1059 Подписное

Редактор Л. Гребенникова

Заказ 2075/53

L1HHHllH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 имеет в два раза меньшее число коммутаторов и разделительных импедансов.

»

Генератор прямоугольных импульсов напряжения, содержащий источник питания, искусственную формирующую линию, один из концов которой соединен через коммутатор с нагрузкой, образованную катушками индуктивности и накопительными элементами, конденсаторы которых соединены последовательно, а коммутаторы и дополнительные конденсаторы — по схеме Аркадьева—

Маркса, коммутаторы одной из ступеней каждого накопительного элемента соединены между собой через дополнительные конденсаторы, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходной мощности, параллельно каждому второму конденсатору накопительного элемента подключены последовательно соединенные катушка индуктивности и коммутатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Яковлев В. Н. и др. Справочник по импульсной технике. Киев, «Техника», 1972, с. 74.

2. Авторское свидетельство СССР № 369681, кл. Н 03 К 3/53, 17.04.69.