Генератор импульсов высокого напряжения прямоугольной формы
Изобретение может быть использовано в источниках импульсного электропитания различных электрофизических установок. Генератор содержит накопительные конденсаторы, разрядники, зарядные резисторы и источник питания, включенные по схеме Аркадьева-Маркса, корректирующую цепочку, состоящую по крайней мере из одного конденсатора, шунтированного индуктивностью и разрядником. Для обеспечения прямоугольности формируемого импульса в широком диапазоне изменений сопротивления нагрузки в генератор введены дополнительный регулируемый источник питания, соединенный с конденсатором корректирующей цепочки, и разрядник, включенный между корректирующей цепочкой и накопительными конденсаторами генератора. 2 ил.
Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники и может быть использовано в качестве источника импульсного электропитания различных электрофизических установок.
Известны генераторы импульсов высокого напряжения, содержащие конденсаторы, разрядники и зарядные резисторы, построенные по принципу параллельной зарядки многих конденсаторов с последующим переключением их с помощью искровых разрядников в схему последовательного соединения (схемы Аркадьева-Маркса). Известен также генератор импульсов высокого напряжения прямоугольной формы [1] в котором между накопительными конденсаторами и "землей" включена корректирующая цепь по крайней мере из одного конденсатора, шунтированного индуктивностью и разрядником, чем достигается постоянство амплитуды генерируемого импульса. Известен также генератор импульсов высокого напряжения прямоугольной формы [2] содержащий, кроме корректирующей цепи, еще и стабилизирующий контур, состоящий из конденсатора, шунтированного индуктивностью. Стабилизирующий контур включен последовательно с конденсатором корректирующей цепи. Недостатком известных устройств является то, что прямоугольность формируемого импульса обеспечивается лишь при строго определенном значении сопротивления нагрузки. Задача изобретения обеспечить формирование импульса высокого напряжения прямоугольной формы в широком диапазоне изменений сопротивления нагрузки без изменения параметров схемы генератора. Задача решается тем, что в генератор импульсов высокого напряжения прямоугольной формы, содержащий накопительные конденсаторы, разрядники, зарядные резисторы и источник питания, включенные по схеме Аркадьева-Маркса, корректирующую цепочку, состоящую по крайней мере из одного конденсатора, шунтированного индуктивностью и разрядником, введены дополнительный регулируемый источник питания, соединенный с конденсатором корректирующей цепочки, и разрядник, включенный между корректирующей цепочкой и накопительными конденсаторами генератора. Кроме того, напряжения на конденсаторе корректирующей цепочки и накопительных конденсаторах генератора должны удовлетворять следующему соотношению: где Uк и U1 напряжения на конденсаторе корректирующей цепочки и накопительном конденсаторе одной ступени соответственно; n количество ступеней генератора; L индуктивность корректирующей цепочки; R сопротивление нагрузки; C и Cк емкость накопительного конденсатора одной ступени и конденсатора корректирующей цепочки соответственно. В предлагаемом решении при изменении сопротивления нагрузки прямоугольность формируемого импульса обеспечивается регулированием напряжения дополнительного источника питания. Введение дополнительного разрядника позволяет обеспечить независимый заряд накопительных конденсаторов генератора и конденсатора корректирующей цепочки. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема генератора импульсов высокого напряжения прямоугольной формы; на фиг. 2 эпюры напряжений, генерируемых устройством. Генератор импульсов высокого напряжения прямоугольной формы содержит накопительные конденсаторы 1, 2, зарядные резисторы 3-6, зарядное устройство 7 для накопительных конденсаторов, конденсатор 8 корректирующей цепочки, индуктивность 9, зарядный резистор 10 и зарядное устройство 11 для корректирующей цепочки, разрядники 12-16, нагрузку 17. Генератор работает следующим образом. Конденсаторы 1 и 2 заряжаются через зарядные резисторы 3-6 от зарядного устройства 7 до уровня напряжения. Конденсатор 8 корректирующей цепочки заряжается через зарядный резистор 10 от зарядного устройства 11 до уровня напряжения. При этом задаются уровни заряда конденсатора 1, 2, и конденсатора 8 из условия выполнения требуемой величины напряжения прямоугольного импульса. U1n Uк Uп где n количество последовательно включенных накопительных конденсаторов; Uп уровень напряжения прямоугольного импульса. Для обеспечения прямоугольной формы импульса на нагрузке при изменении величины ее сопротивления в широком диапазоне следует выполнять соотношение:где L индуктивность корректирующей цепи;
Cк емкость корректирующего конденсатора;
R сопротивление нагрузки;
C емкость накопительных конденсаторов одной ступени. После окончания заряда конденсаторов включаются разрядники 12-15 таким образом, что все конденсаторы оказываются включенными последовательно с нагрузкой 17, при этом напряжение на конденсаторе 8 имеет полярность, обратную по отношению к полярности конденсаторов 1 и 2. В процессе перезарядки конденсатора 8 через индуктивность 9 изменение напряжения на его контактах компенсирует разрядку конденсатора 1 и 2 в течение полупериода перезарядного процесса. По истечении полупериода перезарядного процесса включается срезающий разрядник 16, чем прерывается процесс протекания тока в нагрузке 17. Форма напряжения на контактах конденсаторов 1 и 2 (кривая nU1), на контактах конденсатора 8 (кивая Uк) и напряжение на нагрузке (кривая Uп) показаны на фиг. 2. Следует отметить, что в предлагаемом решении так же, как и в известных, формирование прямоугольного импульса обеспечивается лишь в том случае, когда ток в цепи корректирующей цепочки значительно превышает значение тока в нагрузке. Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР N 540362, кл. H 03 K 3/53, 25.12.76 г. 2. Авторское свидетельство СССР N 465949,кл. H 03 K 3/53, 04.08.87 г. (прототип).
Формула изобретения
где Uк напряжение на конденсаторе корректирующей цепочки;
U1 напряжение на накопительном конденсаторе одной ступени;
n количество ступеней генератора;
L индуктивность корректирующей цепочки;
R сопротивление нагрузки;
C емкость накопительного конденсатора одной ступени;
Ск емкость конденсатора корректирующей цепочки.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2