Генератор импульсов высокого напряжения

(ГОСПАТЕ АТЕНТНО СССР СССР ИЗОБРЕТЕНИ ИСА СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТО РС 1(71) Московский радиотехнический институтАН СССР(56) Авторское свидетельство СССРЬЬ 978332, кл. Н 03 К 3/53, 1981.Авторское свидетельство СССРР 1465949, кл. Н 03 К 3/53, 1987.(57) Применение: генератор импульсов высокого напряжения относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использован в качестве источника импульсного высокого напряжения в ускорителях заряженных частиц, а также при испытаниях высоковольтной аппаратуры. Сущность изобретения: устройство содержит емкостный накопитель и зарядные резисторы, дополнительно введенные инжекционный тиратрон 3, работающий в жестком режиме, жесткий модулятор 1, блок синхронизации 4. 3 ил.Предлагаемое устройство относится к модулятора 1 и 2 выход й -, в ход трети - с управлявысоковольтной импульсной технике и мо- ющим входам ма 3,а модуляторажет применяться в качестве источника им- Перечисленн еенные устройства, введеныпульсного высокого напряжения в . дополнительно в А Мсхему ркадьева-маркса,ускорителях заряженных частиц, а также 5 всовокупностисдиаи диодами, установленнымитупени, позволяет полностью .ири испытаниях высоковольтной аппарату- в каждой ступени оры, . Развязать зарядные и разрядные цепи генеЦель изобретения - расширение ча- ратора, увеличить частоту повторения ймстатного диапазона и улучшение пря- пульсов и уменьшить и тмоугольности выходного импульса при "0 цепях ва время генерации высоковольтногопряжения, а также полностьюодновременном повышении КПД и надеж- импульса напряженотказаться от среза высоковольтного имжения, что резка повышаетВсе модуляторы работает в жестком ре- пульса напряженияКПД генератора и увеличивает надежностьормировании прямоугольныхНа фиг. 1 показана схема устройства; на 15 схемы при формирофиг,2-схема инжекционнога тиратрона; на импульсов с крутыми фронтами.фиг, 3 - эиоры напряжений. Устройство работает следующим обраНа чертежах приняты следующие обоз- зом.начения. При заряде емкостнаго накопителя геНа фиг. 1; 1 - модулятор общей шины 20 нератара иСо (где п - число ступеней генег.и.н, Аркадьева-Маркса; 2 - модулятор ши- ратора,. Со - емкость одной ступени)ны питания; 3- модулятор емкостного нако- модуляторы 1 2 . Пи открыты.о окончаниипителя г,и,н, (инжекционный тиратрон); 4 - заряда емкас нолок управления; 5 - генератор Аркадьева и 2 закрывается - генератор подготовленМаркса; 6 - шина питания; 7 - нагрузка, 25 для генерациивысоковольтного импульсаВ генератор Аркадьева-Маркса (5) вхо- напряжения.,дят: Со - накопительная емкость г,и.н.; Во - Длительность т и ча тс В -- демифирующий ре- Рвысоковольтных импульсов напряжениязистар; Рр - разрядник; Д - диод развязки Оп задаются синхраимпульсами от 9цепей заряда и разряда г.и.н. 30ми от Флака. управления 4, подаваемыми на модулятор 3а фиг. 2: модулятор 3 - инжекционный и модуляторы 1, 2.тиратрон; 1 - электронная пушка (ЭП); 2 - Рабата инжекционнаго тиратрана - могазараэрядная камера.; 3- фольга,4-алек- дулятора 3, ироисхо ит слека; - источ- зом, Модулятор 3 состоит из двух частей(см.анно пушки, . фиг. 2), гаэаразряднай камеры 2, в которойа фиг.: а - так модуляторов 1,2; б - находится рабочий газ под давлени мнапряжение на сетке ЗП; в - напряжение на -1-10 ( ениеаноде модулятора 3; г - напряжение на на- . бна р- - атм, род рабочего газа и авлениевы ираются из заданных электрических хагруэке; д - запускающий импульс от блока рактеристик; объемнуправления 4, 40; о ъемныи газовый разряд за- "Устройство представляет собой каска -ключен ме элект о мжду р дом 4 и фольговымв яет са ои каскад- окном 3) и электронной пушки 1 в диоднамный генератор напряжений по схеме Ар- илитриодномиспалнении.Обкадьева-Маркса (г,и.н,) са сле ю имледующими рядной камеры и электронной пуш ик разделены фольговым узлом с окном, закрытым- модулятор 3 на инжекцианном тират фольгой 3, че ез котороне соединяет пе вый кон нр денсатор емко- электронов в газаразрядную камеру и ионистного накопителя г.и.н. со стороны шины зир ет абп 1 й ъ эирует ра ачий газ в разрядном Объеме наитания ( - вход г.и.н, 5) с общей шиной; заданное время импульса ти.- второй вход генератора 5 саединяется . Инжекцианный ти ат ан и инжекцианны тиратран Р обрывережиме, с общей шиной; Ообр, многократно превышаю ее п ямсоединены соответственно с шиной питао Ообраз Оо г е М 1-20, д Озависитот родания 6 и третьим входом генератора 5; Р в Раэряднаи камеРабочегагаза давление- блок управления 4 с х 55 Ре длительности ги и частоты повторенияин ранизирует во имп льса Г плявремени работу модуляторов 1;2;3 и фо,и Ульса и Для увеличения частоты повтоРует импульс поджига управляемого раэ- У дувРабочего газаов и арми- рения Рп арганиз ется по врядника генератора 5. Выход первый блокав газораэрядной каме е.Р р д ере.управления соединен с входом 5 гене ат5, выход второй - с управляющим входомм генератора батывают иск овые аз1812614 ки зарядных и разрядных цепей емкостногонакопителя. Для более надежного их срабатывания первые разрядники Рр 1, Рр 2 устанавливают в 2, Повышения надежности эа счет того,что все элементы схемы генератора в слутригатронном исполнении, что обеспечивает ультрафиолетовую подсветку остальных. Тригатронные разрядники поджигаются от 5 чае режима частичного разряда накопигенератора, расположенного в блоке управ- тельной емкости работают в номинальном ления 4,Искровцеразрядникидолжнцбыть для них режиме, тогда как при работе гес продувом рабочего газа со скоростью, нератораврежимесрезавысоковольтного обеспечивающей заданную частоту повто- импульса напряжения, т.е. короткого эарения высоковольтныхимпульсов напряже мыкания на "землю" с большими токами, ния. . комплектующие элементы находятся под Таким образом, при одновременном большими перегрузками, что приводит к срабатывании модулятора 3 и разрядников преждееременному износу их и выводу иэ Рр 1 Ррй конденсаторы ступеней Со пере- строя, а следовательно, к резкому сниже ключаются из параллельного в последова нию надежности генератора, Это касается втельное положение (напряжение на них основном конденсаторов емкостного накосуммируется Оп=пО,) и разряжаются на на- пителя Со, зарядных Йо и демпфирующих йд грузку 7 в течение заданной длительности резисторов, коммутирующих разрядников, импульса т. Пс окончании импульса ги тригатронов, запускающих устройств, Нагазоразрядный модулятор 3 переходит в не пример, широко применяемые в г.и,н. конпроводящее состояние - цепь, соединяю- денсаторы типа ИК-0,4 имеют щая конденсаторы с общей шиной, максимально допустимую амплитуду разобрывается, искровые разрядники гаснут, рядного тока 1 РкА, а при срезе ток на схема переходит в исходное состояние и "землю" достигает величины Ь = 10 кА, что конденсаторы ступеней г.и,н. 5 становятся 25 приводит к резкому снижению их наработки вновь параллельно соединенными, подза- на отказ.ряжаются на количество энергии, затрачен, Расширения функциональных возной в нагрузке 7 в течение импульса ъ, ложностей,т.е, предлагаемая схема позвокоторая является небольшой частью знер- ляет перейти от однократного режима гии, запасенной в емкостнам накопителе 30 работц г.и.нкоторый обусловлен полным иСо разрядом емкостного накопителя при среТаким образом осуществляется воэ- зе высоковольтного импульса, большимможность работы г,и,н, в режиме частичного . номиналом зарядных резисторов и, следоразряда накопительной емкости и достиже- вательно, длительным временем его заряда ния поставленной цели., 35 Тз -10-60 с, - к частотному, за счет того что.1.Существенногоповь 1 шенияКПДгене- емкостный накопитель разряжается лишьратора импульсов высокого напряжения. частично на 1-10 ОД за время генерации выВо-первых, эа счет того, что генераторсоковольтного импульса т, достигаетсяработает в режиме частичного разряда на- полная развязка зарядных и разрядных цекопительной емкости и, следовательно, вся 40 пей г,и,н, за счет работы модуляторов 1, 2, расходуемая энергия емкостного накопите-3 и диодов Д), уменьшены номиналы зарядля за время ти реализуется в нагрузке 7, ных резисторов Яо и, следОвательно, суще- тогда как при использовании схемы среза ственно сокращено время подзаряда для получения квазипрямоугольного высо-: емкостного накопителя. Таким образом рековольтного импульса напряжения генера-:45 ализуется увеличение частоты повторения тор в момент, соответствующий заднему . Ел высоковольтных квазипрямоугольнцх фронту импульса Гсп, закорачивается на импульсов напряжения г,и.н,"землю", и вся запасенная энергия накопи- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я: .теля (за вычетом энергии, реализуемой в Генератор импульсов высокого напря: нагрузкеза%)уходитв "землю".Энергия в 50 жения, содержащий генератор импульсовнагрузке еги значительно меньше энергии,по схеме Аркадьева-Маркса, шину питания,. расходуемой на эакоротку е т,е. еа, . выходную шину и ьлок управления, первыйВо вто х не необхо и о и и им . ыод которого соединен с поджигающими нении дополнительного источника высоко- электродаи первых каскадов генератора го напряжения для организации среза . импульсов по схеме Аркадьева-Маркса, от 55высоковольтного импульса г.и,н., л и ч а ю щ т й с я тем, что, с целью расшиВ-т етьих экономится запасенной рения частотного диапазона и улучшения. энергии накопителя за счет полной развяэ- прямоугольности выходного импульса приодновременном повышении КПД и надежности, в него введены первый и второй модуляторы и модулятор на инжекционном тиратроне. соединенный последовательно между общей шиной и первым входом генератора импульсов по схеме Аркадьева-Маркса, второй вход которого соединен с общей шиной через первый модулятор, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управления и управляющим входом второго модулятора, вход и выход которого соединены соответственно с шиной питания и третьимвходом генератора импульсов по схеме Аркадьева-Маркса, вы ход которого через разделительный разрядник соединен с выходной шиной, при этом управляющий вход модулятора на инжекционном тиратроне,соединен с третьим выходдом блока упрввления.101812614 каз 1579 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР11303 Б, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/Б ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 роизводст но-и ада Составитель 8. Крицкийктор А, Егорова Техред Ч. Моргентал рф Р ктор М. Мкач"