Генератор прямоугольных импульсов напряжения

Совз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ пц 658719(51) М. Кл Н 03 К 3/53 осударстеенный комете СССР но делам изооретеннй и открытийепродзержинский ордена Трудового Красного Зн индустриальный институт им. М. И, Арсеничев мени(71) Заявител ЕРАТОР ОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕ 1Изобретение 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 11. При равенстве сопротивления нагрузки волновому сопротивлению линии на нагрузке формируется импульс прямоугольной формы без последуюцих 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 12. Амплитуда импульса напряжения этого генератора может значительно превышать амплитуду источника зарядного напряжения.Недостатком такого генератора являетсяналичие 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 мощность в импульсе.Цель изобретения - увеличение выходной мощности генератора.Это достигается тем, что в известномгенераторе прямоугольных импульсов напряжения, содержащем источник питания, искусственную формирующую линию, один из 15 концов которой соединен через коммутаторс нагрузкой, образованную катушками индуктивности и накопительными элементами, конденсаторы которых соединены последовательно, а коммутаторы и дополнительные конден.саторы - по схеме Аркадьева - Маркса, коммутаторы одной из ступеней каждого накопительного элемента соединены между собой через дополнительные конденсаторы, параллельно каждому второму конденсатору накопительного элемента подключены последовательно соединенные катушка индуктивности и коммутатор,После зарядки накопительных элементови срабатывания коммутаторов происходитперезарядка каждого второго конденсаторанакопительного элемента и напряжение всехконденсаторов в каждом накопительном элементе суммируется. Отсутствие разрядниковв цепи последовательного ряда конденсаторов накопительных элементов позволяет получить на нагрузке больший ток, чем в известном генераторе.На чертеже дана принципиальная электрическая схема генератора прямоугольныхимпульсов напряжения,Искусственная линия генератора образована индуктивностями 1 и накопительнымиэлементами, состоящими из ряда последовательно соединенных силовых конденсаторов2 (на чертеже для простоты показано только три накопительных элемента по четыреконденсатора в каждом).лоПараллельно каждому второму конденсатору 2 через катушку 3 индуктивностивключены коммутаторы 4 и 5, например искровые разрядники, причем коммутатор 5выполнен управляемым.Коммутаторы 4 каждого накопительного иэлемента соединены между собой в последовательный ряд через дополнительные конденсаторы 6 по схеме Аркадьева в Марк.Кроме того, коммутаторы 4 и 5 первойступени каждого накопительного элементасоединены между собой также в последовательный ряд через дополнительные конденсаторы 7 по схеме Аркадьева в Марк.Все конденсаторы заряжаются от источника 8 питания через разделительные импедансы 9 (резисторы, катушки индуктивнос- з 5ти).К одному из концов линии через выходной коммутатор (разрядник) 10 подключенанагрузка 11,Генератор работает следующим образом.4 ОВ исходном состоянии все конденсаторызаряжены до напряжения источника 8 питания, например, так, как это показано насхеме. При этом между противоположнымиконцами ряда последовательно соединенных 4силовых конденсаторов каждого накопительного элемента выходное напряжение равнонулю.После срабатывания управляемого коммутатора 5 на коммутаторе 4 второй ступенипервого накопительного элемента и коммутаторе 4 первой ступени второго накопительного элемента появляется двойное перенапряжение, что приводит к их пробою.В дальнейшем пробой коммутатора первойступени предыдущего накопительного элемента приводит к пробою следующего коммутатора этого же накопительного элементаи 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 в 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:;пхронш,;и. Для уменьшения времени сраба 1 ыввнчя всех коммутаторов можно рекомендовать также включение управляемого коммутатора 5 в качестве коммутатора первой ступени одного из средних накопительных элемс птов.огда, после пробоя управляемого ко мм 1 втор 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 Ь, где 1/ - величина зарядного напряжения, и - число силовых конденсаторов. Фронт этого импульсного напряжения определяется временем перезарядки силовых конденсаторов. Наряду с этим, начинается процесс доза- рядки 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, Г 1 ри равенстве сопротивления нагрузки волновому сопротивлению линии на нагрузке 11 формируется импульс прямоугольной формы без последующих колебаний с Г)/2 амплитудой.Генератор может быть изготовлен на очень высокое напряжение в сотни киловольт, обеспечивает через нагрузку больший ток в импульсе, чем известные генераторы и658719 Формула изобретения Составитель Г. СмеловаТехред О. Луговая Корректор М. Демчик Тираж 1059 Подписное Редактор Л. ГребенниковаЗаказ 2075/53 ЫНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.имеет в два раза меньшее число коммутаторов и разделительных импедансов. 5Генератор прямоугольных импульсов напряжения, содержащий источник питания, искусственную формирующую линию, один из концов которой соединен через коммутатор с нагрузкой, образованную катушками индуктивности и накопительными элемента ф ми, 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 экспертизе1. Яковлев В. Н. и др. Справочник по импульсной технике. Киев, Техника, 1972, с. 74.2. Авторское свидетельство СССР369681, кл. Н 03 К 3/53, 17.04.69.