CN103944441B - 高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源，属于高功率脉冲功率源领域。本发明通过高压直流电源将电容充电至初始电压，然后通过触发电缆给场畸变开关馈入触发信号，使场畸变开关导通，电容器通过在外金属筒内设置的电感和电容对电爆炸丝放电，通过电爆炸丝长度和并联根数的优化选择使得在电爆炸丝内电流达到峰值附近时电爆炸丝爆炸断开，使得电流切换到负载上，由于电感两端电流不能突变，而且电容器有续流的作用，使得负载上可以得到数倍于初始电压的方波脉冲输出。输出电极与负载间的间隙可以起到锐化波形前沿的作用。本发明的高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源具有结构简单、单位体积功率密度高、易于紧凑化设计，能输出方波脉冲等优点。
Description
技术领域
本发明属于高功率脉冲功率源领域，具体涉及一种高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源，可应用于有较高小型化、紧凑化设计要求的情况下产生高功率方波脉冲。
背景技术
在脉冲功率技术领域，小型化、紧凑化是重要的发展方向之一。电感加电爆炸丝开关断路开关型脉冲功率源是常用的紧凑型脉冲功率源，具有结构简单、单位体积功率密度高、易于紧凑化设计等优点，但是其输出波形为三角波，不利于驱动高功率微波源等负载。
发明内容
为了克服电感加电爆炸丝开关断路开关型脉冲功率源输出波形为三角波的不足，本发明提供一种高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源。本发明的高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源相对电感加电爆炸丝开关断路开关型脉冲功率源具有能够输出高功率方波脉冲的优点，而且结构简单、单位体积功率密度高、易于紧凑化设计，可用于有较高小型化、紧凑化设计要求的情况下产生高功率方波脉冲。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明的高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源，其特点是，所述的高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源包括电容器、外金属筒，其中外金属筒内设置有场畸变开关、电感Ⅰ、电感Ⅱ、电感Ⅲ、电容Ⅰ、电容Ⅱ、电容Ⅲ；其连接关系是，所述的外金属筒的左法兰与电容器的右法兰固定密封连接，外金属筒的右法兰与负载的左法兰固定密封连接；所述的电容器的右电极与场畸变开关的左电极连接；外金属筒内的场畸变开关的右电极与电感Ⅰ、电感Ⅱ、电感Ⅲ依次连接；在所述的外金属筒的中轴线上设置有输出电极，电感Ⅲ右端与输出电极左端连接；场畸变开关中的触发电缆通过外金属筒上设置的绝缘座穿出外金属筒，并保证接口密封；场畸变开关的气管与位于外金属筒内侧设置的气嘴座连接；场畸变开关轴向外围设置有绝缘盘Ⅰ，绝缘盘Ⅰ外围设置有金属盘，形成对场畸变开关的支撑；所述的输出电极轴向外围设置有金属盘Ⅱ，金属盘Ⅱ外围设置有绝缘盘Ⅱ，输出电极右端穿出金属盘Ⅱ，形成对输出电极的支撑和电气连接；电容Ⅰ的上端通过金属转接杆分别与电感Ⅰ右端、电感Ⅱ左端连接；电容Ⅱ的上端通过金属转接杆分别与电感Ⅱ右端、电感Ⅲ左端连接；电容Ⅲ的上端通过金属转接杆分别与电感Ⅲ右端、输出电极左端连接；电容Ⅰ、电容Ⅱ、电容Ⅲ的下端均与接地板连接；接地板左端与金属盘连接；金属盘Ⅰ与金属盘Ⅱ之间连接有一圈并联的电爆炸丝；输出电极右端与负载之间设置有一间隙；所述的电容器、场畸变开关、绝缘盘Ⅰ、金属盘Ⅰ、电感Ⅰ、电感Ⅱ、电感Ⅲ、输出电极、金属盘Ⅱ、绝缘盘Ⅱ、电爆炸丝为同轴设置。
所述的电容器(2)右端面、外筒(8)、负载(15)左端面构成一密闭腔，密闭腔内充有高压绝缘气体。
所述的输出电极(13)右端与负载(15)之间的间隙大小根据脉冲功率源的输出大小和所需脉冲前沿决定。
本发明的高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源，工作原理是：通过高压直流电源将电容器充电至初始电压U0，然后通过触发电缆给场畸变开关馈入触发信号，使场畸变开关导通，电容器通过电感和电容对电爆炸丝放电，通过电爆炸丝长度和并联根数的优化选择使得在电爆炸丝内电流达到峰值附近时电爆炸丝爆炸断开，使得电流切换到负载上，由于电感两端电流不能突变，而且电容器有续流的作用，使得负载上可以得到数倍于初始电压U0的方波脉冲输出。输出电极与负载间的间隙可以起到锐化波形前沿的作用。
本发明的有益效果是：本发明的高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源相对电感加电爆炸丝开关断路开关型脉冲功率源具有能够输出高功率方波脉冲的优点，而且结构简单、单位体积功率密度高、易于紧凑化设计。
附图说明
图1为本发明的高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源结构示意图；
图中，1.左电极2.电容器3.右电极4.场畸变开关5.触发电缆6.绝缘座7.金属盘Ⅰ8.外筒9.电爆炸丝10.电感Ⅰ11.电感Ⅱ12.电感Ⅲ13.输出电极14绝缘盘Ⅱ15.负载16.气管17.气嘴座18.绝缘盘Ⅰ19.接地板20.电容Ⅰ21.电容Ⅱ22.电容Ⅲ23.金属盘Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步描述：
实施例1
图1是本发明的高功率紧凑型倍压方波脉冲功率结构示意图，图1中，所述的高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源包括电容器2、外金属筒8，其中外金属筒8内设置有场畸变开关4、电感Ⅰ10、电感Ⅱ11、电感Ⅲ12、电容Ⅰ20、电容Ⅱ21、电容Ⅲ22；其连接关系是，所述的外金属筒8的左法兰与电容器2的右法兰固定密封连接，外金属筒8的右法兰与负载15的左法兰固定密封连接；所述的电容器2的右电极3与场畸变开关4的左电极连接；外金属筒8内的场畸变开关4的右电极与电感Ⅰ10、电感Ⅱ11、电感Ⅲ12依次连接；在所述的外金属筒8的中轴线上设置有输出电极13，电感Ⅲ12右端与输出电极13左端连接；场畸变开关4中的触发电缆5通过外金属筒8上设置的绝缘座6穿出外金属筒8，并保证接口密封；场畸变开关4的气管16与位于外金属筒8内侧设置的气嘴座17连接；场畸变开关4轴向外围设置有绝缘盘Ⅰ18，绝缘盘Ⅰ18外围设置有金属盘Ⅰ7，形成对场畸变开关4的支撑；所述的输出电极13轴向外围设置有金属盘Ⅱ23，金属盘Ⅱ23外围设置有绝缘盘Ⅱ14，输出电极13右端穿出金属盘Ⅱ23，形成对输出电极13的支撑和电气连接；电容Ⅰ20的上端通过金属转接杆分别与电感Ⅰ10右端、电感Ⅱ11左端连接；电容Ⅱ21的上端通过金属转接杆分别与电感Ⅱ11右端、电感Ⅲ12左端连接；电容Ⅲ22的上端通过金属转接杆分别与电感Ⅲ12右端、输出电极13左端连接；电容Ⅰ20、电容Ⅱ21、电容Ⅲ22的下端均与接地板19连接；接地板19左端与金属盘7连接；金属盘Ⅰ7与金属盘Ⅱ23之间连接有一圈并联的电爆炸丝9；输出电极13右端与负载15之间设置有一间隙；所述的电容器2、场畸变开关4、绝缘盘Ⅰ18、金属盘Ⅰ7、电感Ⅰ10、电感Ⅱ11、电感Ⅲ12、输出电极13、金属盘Ⅱ23、绝缘盘Ⅱ14、电爆炸丝9为同轴设置。
所述的电容器2右端面、外筒8、负载15左端面构成一密闭腔，密闭腔内充有高压绝缘气体。
所述的输出电极13右端与负载15之间的间隙大小根据脉冲功率源的输出大小和所需脉冲前沿决定。
本发明中的电容器和电感数量对应设置。
在本实施例中，通过高压直流电源连接到左电极1将电容器2充电至初始电压U0，然后通过触发电缆5给场畸变开关4馈入触发信号，使场畸变开关4导通，电容器2通过电感Ⅰ10、电感Ⅱ11、电感Ⅲ12和电容Ⅰ20、电容Ⅱ21、电容Ⅲ22对电爆炸丝9放电，通过电爆炸丝9长度和并联根数的优化选择使得在电爆炸丝9内电流达到峰值附近时电爆炸丝9爆炸断开，使得电流切换到负载15上，由于电感两端电流不能突变，而且电容有续流的作用，使得负载15上可以得到数倍于初始电压U0的方波脉冲输出。输出电极与负载间的间隙可以起到锐化波形前沿的作用。
Claims (2)
1.一种高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源，其特征在于：所述的高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源包括电容器（2）、外金属筒（8），其中外金属筒（8）内设置有场畸变开关（4）、电感Ⅰ（10）、电感Ⅱ（11）、电感Ⅲ（12）、电容Ⅰ（20）、电容Ⅱ（21）、电容Ⅲ（22）；其连接关系是，所述的外金属筒（8）的左法兰与电容器（2）的右法兰固定密封连接，外金属筒（8）的右法兰与负载（15）的左法兰固定密封连接；所述的电容器（2）的右电极（3）与场畸变开关（4）的左电极连接；外金属筒（8）内的场畸变开关（4）的右电极与电感Ⅰ（10）、电感Ⅱ（11）、电感Ⅲ（12）依次连接；在所述的外金属筒（8）的中轴线上设置有输出电极（13），电感Ⅲ（12）右端与输出电极（13）左端连接；场畸变开关（4）中的触发电缆（5）通过外金属筒（8）上设置的绝缘座（6）穿出外金属筒（8），绝缘座（6）接口密封；场畸变开关（4）的气管（16）与位于外金属筒（8）内侧设置的气嘴座（17）连接；场畸变开关（4）轴向外围设置有绝缘盘Ⅰ（18），绝缘盘Ⅰ（18）外围设置有金属盘Ⅰ（7），形成对场畸变开关（4）的支撑；所述的输出电极（13）轴向外围设置有金属盘Ⅱ（23），金属盘Ⅱ（23）外围设置有绝缘盘Ⅱ（14），输出电极（13）右端穿出金属盘Ⅱ（23），形成对输出电极(13)的支撑和电气连接；电容Ⅰ（20）的上端通过金属转接杆分别与电感Ⅰ（10）右端、电感Ⅱ（11）左端连接；电容Ⅱ（21）的上端通过金属转接杆分别与电感Ⅱ（11）右端、电感Ⅲ（12）左端连接；电容Ⅲ（22）的上端通过金属转接杆分别与电感Ⅲ(12)右端、输出电极（13）左端连接；电容Ⅰ(20)、电容Ⅱ(21)、电容Ⅲ(22)的下端均与接地板(19)连接；接地板(19)左端与金属盘Ⅰ（7）连接；金属盘Ⅰ(7)与金属盘Ⅱ（23）之间连接有一圈并联的电爆炸丝(9)；输出电极（13）右端与负载（15）之间设置有一间隙；所述的电容器(2)、场畸变开关(4)、绝缘盘Ⅰ(18)、金属盘Ⅰ（7）、电感Ⅰ（10）、电感Ⅱ（11）、电感Ⅲ（12）、输出电极（13）、金属盘Ⅱ（23）、绝缘盘Ⅱ（14）、电爆炸丝（9）为同轴设置。
2.根据权利要求1所述的高功率紧凑型倍压方波脉冲功率源，其特征在于：所述的电容器(2)右端面、外金属筒(8)、负载(15)左端面构成一密闭腔，密闭腔内充有高压绝缘气体。
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