Генератор импульсных напряжений

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 4 Н 03 К 3/5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН и СУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт химической кинетики и горения СО АН СССР(56) Авторское свидетельство СССР У 700886, кл. Н 03 К 3/53, 1979.Авторское свидетельство СССР У 785970, кл. Н 03 К 3/53, 1980(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНЫХ НАПРЯКЕНИЙ 1(57) Изобретение может быть использовано при формировании высоковольтных импульсов наносекундной длительности. Цель изобретения - расширение диапазона управляемой работы среэаюЯО 1233267 щих разрядников по напряжению и повышение надежности срабатывания коммутирующих и срезающих разрядников,Устройство содержит две ветви зарядно-разрядных резисторов , ,междукоторыми подключены разрядники 2 иконденсаторы 3, среэаюдме разрядник4, резистор 5, генератор 6 импульсов, нагрузку 7 и конденсаторы 8.При этом емкость конденсаторов 8значительно больше межэлектроднойемкости среэающего разрядника, нозначительно меньше емкости конденсатора 3. В описании приведено соотношение, определяющее выбор величины резистора, соединякнцего управляющий электрод срезающего разрядника с основным, 2 э,п. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может использоватьсяпри формировании высоковольтных импульсов наносекундной и микросекундной длительности.Цель изобретения - расширениедиапазона управляемой работы срезающих разрядников по,напряжению и повышение надежности срабатывания коммутирующих и срезающих разрядников,На чертеже приведена принципиальная электрическая схема генератораимпульсньх напряжений.Устройство содержит две ветвиэарядно-разрядных резисторов 1, между которыми подключены разрядники2 и конденсаторы 3, Причем накопительные конденсаторы включены междуодноименными выводами резисторовзаземленной и незаземлеккойветвей,а коммутируощие разрядники - межцуверхними выводами. резисторов незаэемленной ветви и нижними выводамизаземленной ветви, при этом заземленная ветвь соцержит на один резистор больше.Параллельно каждому эарядно-разрядному резистору 1 правой ветвиподключены среэающие разрядники б,в которых управляющие электроды присоединены к нижним через резистор 5.Управляющий электрод каждого послецуюшего разрядника соединен такжес верхним электродом предьдущегосрезающего разрядника, Для запусканижнего срезающего разрядника служитвспомогательный генератор 6 импульсоь. К выходу генератора подключенанагрузка 7.Параллельно каждым двум смежнымзарядно-разрядкым резисторам заземленной ветви включены дополнительныеконденсаторы 8,1Генератор импульсных напряженийработает следующим образом.Конденсаторы 3 заряжаются череззарядко-разрядные резисторы 1 донапряжения источника питания БзПосле пробоя нижнего управляемогоразрядника 2 срабатызают остальныеразрядники 2, конденсаторы 3 соединяются последовательно и к нагрузке7 прикладывается высоковольгный импульс напряжения, К каждому срезающему разряднику 4 также прикладывается импульс напряжения величиной,3 при срабатывании соответствующегоразрядника 2. Для того, чтобы при срабатыванииразрядников 2 на резисторах 5 не возникало напряжений, связанных с зарядом межэлектродкых емкостей разрядников через эти сопротивления, и кг происходило преждевременного срабатывания срезающих разрядников, величина резисторов 5 должка определяться из соотношениясгде К - величина сопротивления резистора 5;С - емкость срезающего разрядСрника;15 - время коммутации разрядника 2,При времени коммутации (1 О)10-7с емкостью разрядников(1-10) О Ф,реализуемых в реальных конструкцияхгенераторов величина резистора 5эдолжна кахоциться в диапазоне 101 О Ом. Более точно величина резистора 5, необходимая для надежной работы срезающих разрядников на фронтевысоковольтного импульса, подбирается в конкретном генераторе экспериментально,По истечении заданного промежуткавремени от вспомогательного гекера 30тора 6 импульсов подается импульсподжига на управляющий электрод срезающего разрядника, что приводит кего срабатыванию, Между нижним иуправляющим электродами следующегосреэающего разрядника возникает импульс напряжения происходит пробойэтого промежутка, .и при разрядекофдек"атора 3 через пробитый поджигающий зазор второго разрядника40создается мощная ультрафиолетоваяподсветка, приводящая к пробою всегосрезающего разрядника. Остальныесрезающие разрядники срабатываютаналогично, и на нагрузке / форми 45руется задний фронт высоковольтного,импульса.Особенность работы срезающих разрядников:в предлагаемом генераторесостоит в том, что полярность импульса поджига гротивоположна полярностинапряжения между верхним и нижнимэлектродами. При пробое предыдущегосреэающего .азрядника между управляющим и верхним электродами последующего создается удвоенная разностьпотенциалов, Соответствующим выборомдлин промежутков между управляющимэлектродом и нижним, а также между10 лельно двум смежным зарядно-разрядным резисторам 1 заземленной ветви. З 5 С одной стороны конденсаторы 8 снижают вероятность пробоя срезающих разрядников на Фронте Формируемого импульса, поскольку фронт воздействующего напряжения на срезающем раз ряднике определяется при этом не временем коммутации разрядников 2, а значительно большим временем заряда конденсаторов 8, С другой стороны, при управляемом пробое одного из 45 срезающих разрядников на последующем создается двойное напряжение даже в том случае, когда пробит его поджигающий зазор. Одновременное воздействие мощной ультрафиолетовой под светки и двойного напряжения способствует быстрому и стабильному пробою срезающих разрядников и расширяет диапазон управляемой работы.Кроме того, каждый конденсатор 8 55 подключен параллельно двум ступеням генератора, состоящим из двух конденсаторов 3 и двух разрядников 2,верхним и нижним электродами можно обеспечить "потенциальный" механизм работы срезающих разрядников, когда инициирующим фактором пробоя является не искра в поджигающем зазоре, а резкое искажение электрического поля вблизи кончика упгдвляющего электрода, вызывающее практически одновременный пробой указанных промежутков, Такой механизм работы устройства позволяет. расширить,диапазой управляемой работы по напряжению и уменьшить величину и разброс времени срабатывания срезающих разрядников. Время .Воздействия импульса поджига 15 для каждого срезающего разрядника определяется характерным временем разряда конденсатора 3 через резистор 5. При величине сопротивления резистора 5 в диапазоне 10-100 Ом, 2 О что обеспечивает надежную работу срезающих разрядников без самопроизвольного срабатывания на фронте высоковольтного импульса, и при величине емкостей конденсаторов 3, сос тавляющий обычно 1 О - 1 О Ф, пос тоянная времени воздействия импульса поджига равна 0,1 в 1 мкс, что вполне достаточно для запуска срезающих разрядников, ЗОВ предлагаемом генераторе использованы дополнительные конденсаторы 8, каждый из которых подключен паралсоединенных последовательно, При пробое одного иэ разрядников 2 к непробитому прикладывается удвоенное на пряжение, что способствует увеличению стабильности работы разрядников 2 при формировании фронта высоковольт. ного импульса.Величина емкости дополнительных конденсаторов 8 должна удовлетворять условиюС 2 - С,Г Сдщс Сгде С - емкость разрядника 2;С - межэлектродная емкостьссрезающего разрядника;С , - емкость конденсатора 8;С- емкость накопительногоконденсатора 3.Формула из обре тения1, Генератор импульсных напряже-, ний, содержащий две ветви заряднораэрядных резисторов, одна из которых имеет на один резистор больше и заземлена, причем между верхними выводами резисторов незаземленной ветви и нижними выводами резисторов заземленной ветви включены коммутирующие разрядники, нижний из которых выполнен трехэлектродным, накопительные конденсаторы, включенные между одноименными выводами резисторов заземленной и незаземленной ветвей, параллельно резисторам заземленной ветви основными электродами подключены срезающие разрядники, причем управляющий электрод каждого срезаю- щего разрядника, кроме первого, соединен с нижним электродом через резистор, верхний основной электрод -последнего срезающего разрядника соединен с нагрузкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона управляемой работы срезающих разрядников по напряжению и повышения надежности срабатывания коммутирующих и срезающих разрядников, управляющий электрод каждого срезаюшего разрядника, кроме первого, соединен с основным электродом нижнего разрядника непосредственно, управляющий электрод нижнего разрядника соединен с дополнительным ,генератором, а параллельно двум смежным зарядно-разрядным резисторам заземленной ветви включены дополнительные конденсаторы.Заказ 278/56 Тираж 816 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, 11 осква, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 2. Генератор по п,1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что емкость дополнительных конденсаторов С, выбрана из соотношенияС где С - межэлектродная емкость среср эающего разрядника; С - емкость накопительного конфнсатора.( с,где С, - межэлектродная емкостьсреэающего разрядника;1 О , - время коммутации коммутирующего разрядника.