RU107651U1

RU107651U1 - SEMICONDUCTOR HIGH-VOLTAGE PULSE GENERATOR WITH NANOSECOND ROPE FRONT

Info

Publication number: RU107651U1
Application number: RU2011112138/08U
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Аристов; Сергей Владимирович Коротков
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2011-08-20

Abstract

Генератор высоковольтных импульсов с наносекундным фронтом нарастания, содержащий силовой источник питания, емкостной накопитель энергии, сопротивление нагрузки, первый диодный блок, статический делитель напряжения, дополнительный источник питания, блок динисторов с глубокими уровнями, блок дрейфовых диодов с резким восстановлением, цепь управления, первый вывод емкостного накопителя энергии подключен к первому выводу силового источника, второй - ко второму выводу сопротивления нагрузки, катодный вывод первого диодного блока соединен с первым выводом дополнительного источника и с анодным выводом блока динисторов с глубокими уровнями, вторые выводы основного и дополнительного источников питания и первые выводы сопротивления нагрузки и статического делителя напряжения заземлены, остальные выводы статического делителя напряжения соединены с анодами динисторов блока динисторов с глубокими уровнями, анодный вывод блока дрейфовых диодов с резким восстановлением соединен с катодным выводом блока динисторов с глубокими уровнями, цепь управления подключена параллельно блоку дрейфовых диодов с резким восстановлением, отличающийся тем, что в него дополнительно введены дроссель с насыщающимся сердечником и второй диодный блок, причем дроссель включен между анодным выводом первого диодного блока и первым выводом емкостного накопителя энергии, второй диодный блок соединен катодным выводом с анодным выводом блока динисторов с глубокими уровнями, а анодным выводом - с катодным выводом блока дрейфовых диодов с резким восстановлением, анодный вывод которого заземлен. A high-voltage pulse generator with a nanosecond rise front, containing a power supply, a capacitive energy storage device, a load resistance, a first diode block, a static voltage divider, an additional power supply, a block of dynistors with deep levels, a block of drift diodes with a sharp recovery, a control circuit, the first output capacitive energy storage connected to the first output of the power source, the second to the second output of the load resistance, the cathode output of the first diode block is connected with the first output of the additional source and with the anode output of the dinistor unit with deep levels, the second conclusions of the main and additional power supplies and the first conclusions of the load resistance and the static voltage divider are grounded, the remaining conclusions of the static voltage divider are connected to the anodes of the dinistors of the dinistor unit with deep levels, the anode the output of the block of drift diodes with a sharp recovery is connected to the cathode output of the block of dinistors with deep levels, the control circuit is connected in parallel on the block of drift diodes with a sharp recovery, characterized in that it additionally introduces a saturable core inductor and a second diode unit, the inductor being connected between the anode terminal of the first diode block and the first output of the capacitive energy storage, the second diode block is connected to the cathode terminal with the anode terminal a block of dinistors with deep levels, and an anode terminal with a cathode terminal of a block of drift diodes with a sharp recovery, the anode terminal of which is grounded.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области импульсной техники, конкретно - к полупроводниковым генераторам высоковольтных импульсов, и может быть использована для создания мощных электрических разрядов в газе и жидкости, используемых для накачки лазеров, очистки сточных вод и промышленных газовых выбросов, стерилизации пищевых продуктов и т.д.The proposed utility model relates to the field of pulsed technology, specifically to semiconductor high-voltage pulse generators, and can be used to create powerful electric discharges in gas and liquid, used for pumping lasers, wastewater and industrial gas emissions, food sterilization, etc. d.

В настоящее время наибольшими перспективами в режимах формирования мощных электрических импульсов с наносекундным фронтом нарастания обладают кремниевые динисторы с глубокими уровнями (ДГУ).At present, silicon dinistors with deep levels (DGS) have the greatest prospects in the regimes of the formation of powerful electric pulses with a nanosecond rise front.

ДГУ были разработаны в Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН несколько лет назад. Они включаются путем приложения к силовым электродам высоковольтного импульса напряжения, нарастающего со скоростью не менее 1 кВ/нс. При этом в базовой области ДГУ образуется волна ударной ионизации, инициированная электронами с глубоких уровней в запрещенной зоне кремния. Созданные волной ударной ионизации носители тока обеспечивают быстрое переключение динисторов с глубокими уровнями (ДГУ) в хорошо проводящее состояние, что определяет очень малые коммутационные потери энергии в сильноточных импульсных режимах и рекордную для полупроводниковых приборов скорость нарастания тока (более 100 А/нс).DGU were developed at the Physics and Technology Institute. A.F. Ioffe RAS several years ago. They are turned on by applying to the power electrodes a high-voltage pulse of voltage, increasing at a speed of at least 1 kV / ns. In this case, a shock ionization wave is generated in the DGU base region, initiated by electrons from deep levels in the band gap of silicon. The current carriers created by the shock ionization wave provide fast switching of deep-level dynistors (DGS) to a well-conducting state, which determines very small switching energy losses in high-current pulsed modes and a current rise rate record-breaking for semiconductor devices (more than 100 A / ns).

Известен полупроводниковый генератор высоковольтных импульсов с наносекундным фронтом нарастания [Аристов Ю.В., Воронков В.Б., Грехов И.В., Козлов А.К., Коротков С.В., Люблинский А.Г., Мощный полупроводниковый переключатель высоковольтных импульсов с наносекундным фронтом нарастания, // ПТЭ, 2007, №2, с.87-90], содержащий емкостной накопитель энергии, сопротивление нагрузки, блок последовательно соединенных ДГУ и запускающий конденсатор. Зарядку емкостного накопителя энергии осуществляет силовой источник питания, выравнивание напряжения между ДГУ до момента их переключения - статический делитель напряжения. Для включения блока ДГУ используются блок дрейфовых диодов с резким восстановлением (ДДРВ) и цепь управления (ЦУ), Они создают импульс запускающего напряжения, обеспечивающий быстрое нарастание напряжения на блоке ДГУ до уровня переключения.Known semiconductor generator of high voltage pulses with a nanosecond rise front [Aristov Yu.V., Voronkov VB, Grekhov IV, Kozlov AK, Korotkov SV, Lublinsky AG, Powerful semiconductor switch of high voltage pulses with nanosecond rise front, // PTE, 2007, No. 2, p. 87-90], containing a capacitive energy storage device, load resistance, a block of series-connected DGU and starting capacitor. A capacitive energy storage device is charged by a power supply, voltage equalization between the generator sets until they are switched is a static voltage divider. To turn on the DGU unit, a block of sharp recovery drift diodes (DDRV) and a control circuit (DU) are used. They create a trigger voltage pulse that provides a rapid increase in voltage on the DGU unit to the switching level.

Недостатком этого генератора является недостаточно высокая эффективность его работы вследствие увеличения энергоемкости цепи управления из-за необходимости увеличения амплитуды запускающих импульсов напряжения при уменьшении напряжения, блокируемого блоком ДГУ в исходном состоянии.The disadvantage of this generator is the insufficiently high efficiency of its operation due to an increase in the energy consumption of the control circuit due to the need to increase the amplitude of the triggering voltage pulses while decreasing the voltage blocked by the DGU unit in the initial state.

Известен также полупроводниковый генератор высоковольтных импульсов с наносекундным фронтом нарастания [Аристов Ю.В., Коротков С.В., Люблинский А.Г., Полупроводниковый генератор высоковольтных наносекундных импульсов // Патент РФ на Полезную модель №84158, БИ и ПМ, №18, 2009 г.], взятый за прототип. Он содержит силовой источник питания, емкостной накопитель энергии, диодный блок, блок динисторов с глубокими уровнями, состоящий из шести последовательно соединенных ДГУ, блок ДДРВ, сопротивление нагрузки, дополнительный источник питания, цепь управления, статический делитель напряжения и три запускающих конденсатора. Цепь управления ЦУ подключена параллельно блоку ДДРВ. Катодный вывод блока ДДРВ, а также первые выводы сопротивления нагрузки, первого запускающего конденсатора и дополнительного источника питания соединены с заземленным выводом силового источника питания. Анодный вывод блока ДДРВ соединен с катодом первого ДГУ, емкостный накопитель включен между положительным выводом силового источника и вторым выводом сопротивления нагрузки. Второй вывод первого запускающего конденсатора соединен с анодом шестого ДГУ, с катодом диодного блока и с положительным выводом дополнительного источника. Анод диодного блока соединен с положительным выводом силового источника. Первый вывод статического делителя заземлен, остальные выводы соединены с анодами ДГУ. Один вывод второго запускающего конденсатора соединен с анодом четвертого ДГУ, второй вывод заземлен, третий запускающий конденсатор подключен между анодом шестого ДГУ и анодом второго ДГУ.Also known is a semiconductor generator of high voltage pulses with a nanosecond rise front [Aristov Yu.V., Korotkov SV, Lyublinsky AG, Semiconductor generator of high voltage nanosecond pulses // RF Patent Utility Model No. 84158, BI and PM, No. 18 , 2009], taken as a prototype. It contains a power supply, a capacitive energy storage device, a diode unit, a deep-level dynistor unit consisting of six series-connected DGUs, an DRRV unit, a load resistance, an additional power source, a control circuit, a static voltage divider, and three starting capacitors. The control circuit of the control unit is connected in parallel with the DDRV unit. The cathode terminal of the DDRV unit, as well as the first terminals of the load resistance, the first starting capacitor and an additional power source, are connected to the grounded terminal of the power source. The anode terminal of the DDRV unit is connected to the cathode of the first DGU, a capacitive storage device is connected between the positive terminal of the power source and the second terminal of the load resistance. The second terminal of the first starting capacitor is connected to the anode of the sixth DGU, to the cathode of the diode block and to the positive terminal of the additional source. The anode of the diode block is connected to the positive terminal of the power source. The first output of the static divider is grounded, the remaining conclusions are connected to the anodes of the diesel generator set. One terminal of the second starting capacitor is connected to the anode of the fourth DGU, the second terminal is grounded, the third starting capacitor is connected between the anode of the sixth DGU and the anode of the second DGU.

Статический делитель выравнивает напряжение между ДГУ в исходном состоянии. Силовой источник производит зарядку емкостного накопителя. Цепь управления и блок ДДРВ формируют высоковольтный импульс наносекундной длительности, обеспечивающий переключение первой группы динисторов, состоящей из четырех ДГУ. Остальные два включаются волной перенапряжения, образованной запускающими конденсаторами после включения первой группы динисторов. Дополнительный источник питания обеспечивает приложение к динисторам максимально допустимого напряжения при любом напряжении зарядки емкостного накопителя. При этом достигается минимальная энергоемкость цепи управления.The static divider aligns the voltage between the generator sets in the initial state. The power source charges the capacitive storage. The control circuit and the DDRV unit form a high-voltage pulse of nanosecond duration, which provides switching of the first group of dinistors, consisting of four DGUs. The remaining two are switched on by an overvoltage wave formed by the starting capacitors after switching on the first group of dinistors. An additional power supply ensures that the maximum permissible voltage is applied to the dynistors at any charging voltage of the capacitive storage. In this case, the minimum power consumption of the control circuit is achieved.

Недостатком этого генератора является недостаточно высокая эффективность процесса формирования высоковольтных импульсов напряжения, обусловленная потерями энергии в блоке ДДРВ при протекании силового тока и потерями энергии в ДГУ в процессе нарастания тока разряда емкостного накопителя.The disadvantage of this generator is the insufficiently high efficiency of the process of generating high-voltage voltage pulses due to energy losses in the DDRV unit during the flow of power current and energy losses in the diesel generator set during the process of increasing the discharge current of the capacitive storage.

Таким образом, существующие полупроводниковые генераторы высоковольтных импульсов с наносекундным фронтом нарастания не могут обеспечить формирование мощных электрических импульсов с малыми потерями энергии.Thus, existing semiconductor high-voltage pulse generators with a nanosecond rise front cannot provide the formation of powerful electric pulses with low energy losses.

Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения эффективности работы мощного полупроводникового генератора высоковольтных импульсов с наносекундным фронтом нарастания.The proposed utility model solves the problem of increasing the efficiency of a powerful semiconductor high-voltage pulse generator with a nanosecond rise front.

Задача решается генератором высоковольтных импульсов с наносекундным фронтом нарастания, содержащим силовой источник питания, емкостной накопитель энергии, сопротивление нагрузки, первый диодный блок, статический делитель напряжения, дополнительный источник питания, блок динисторов с глубокими уровнями, блок дрейфовых диодов с резким восстановлением, цепь управления, первый вывод емкостного накопителя энергии подключен к первому выводу силового источника, второй - ко второму выводу сопротивления нагрузки, катодный вывод первого диодного блока соединен с первым выводом дополнительного источника и с анодным выводом блока динисторов с глубокими уровнями, вторые выводы основного и дополнительного источников питания и первые выводы сопротивления нагрузки и статического делителя напряжения заземлены, остальные выводы статического делителя напряжения соединены с анодами динисторов блока динисторов с глубокими уровнями, анодный вывод блока дрейфовых диодов с резким восстановлением соединен с катодным выводом блока динисторов с глубокими уровнями, цепь управления подключена параллельно блоку дрейфовых диодов с резким восстановлением, в который, согласно полезной модели, дополнительно введены дроссель с насыщающимся сердечником и второй диодный блок, причем дроссель включен между анодным выводом первого диодного блока и первым выводом емкостного накопителя энергии, второй диодный блок соединен катодным выводом с анодным выводом блока динисторов с глубокими уровнями, а анодным выводом - с катодным выводом блока дрейфовых диодов с резким восстановлением, анодный вывод которого заземлен.The problem is solved by a high-voltage pulse generator with a nanosecond rise front containing a power supply, a capacitive energy storage device, a load resistance, a first diode block, a static voltage divider, an additional power supply, a block of dinistors with deep levels, a block of drift diodes with a sharp recovery, a control circuit, the first output of the capacitive energy storage device is connected to the first output of the power source, the second to the second output of the load resistance, the cathode output of the first diode the bottom of the unit is connected to the first output of the auxiliary source and to the anode output of the dinistor unit with deep levels, the second conclusions of the main and additional power supplies and the first conclusions of the load resistance and the static voltage divider are grounded, the remaining conclusions of the static voltage divider are connected to the anodes of the dinistors of the dinistor unit with deep levels , the anode output of the block of drift diodes with a sharp recovery is connected to the cathode output of the block of dinistors with deep levels, the control circuit p connected parallel to the block of drift diodes with a sharp recovery, in which, according to a utility model, an inductor with a saturable core and a second diode block are additionally introduced, the inductor being connected between the anode terminal of the first diode block and the first terminal of the capacitive energy storage, the second diode block is connected to the cathode terminal with the anode terminal of the block of dinistors with deep levels, and the anode terminal with the cathode terminal of the block of drift diodes with a sharp recovery, the anode terminal of which is grounded.

Полезная модель поясняется электрической схемой на Фиг., где:The utility model is illustrated by the electrical circuit in Fig., Where:

1 - силовой источник питания (СИП);1 - power supply (SIP);

2 - емкостной накопитель энергии;2 - capacitive energy storage;

3 - сопротивление нагрузки (СН);3 - load resistance (CH);

4 - первый диодный блок;4 - the first diode block;

5 - статический делитель напряжения (СД);5 - static voltage divider (SD);

6 - дополнительный источник питания (ДИП);6 - additional power source (DIP);

7 - блок динисторов с глубокими уровнями (ДГУ);7 - block dinistors with deep levels (DGU);

8 - блок дрейфовых диодов с резким восстановлением (ДДРВ);8 - block drift diodes with a sharp recovery (DDRV);

9 - цепь управления (ЦУ);9 - control circuit (CC);

10 - дроссель с насыщающимся сердечником;10 - throttle with a saturating core;

11 - второй диодный блок.11 - the second diode block.

Силовой источник питания 1 обеспечивает зарядку емкостного накопителя 2 до рабочего напряжения. Величина рабочего напряжения может меняться, но не превосходит величину выходного напряжения дополнительного источника 6. Дополнительный источник питания 6 имеет большое внутреннее сопротивление и мощность, значительно меньшую, чем силовой источник 1. Он обеспечивает приложение к блоку динисторов с глубокими уровнями 7 максимально допустимого напряжения. Статический делитель 5 обеспечивает равномерное распределение напряжения между последовательно соединенными динисторами блока 7. Первый диодный блок 4 блокирует разность выходных напряжений источников 6 и 1. При этом при любом напряжении зарядки емкостного накопителя 2 напряжение на блоке динисторов 7 остается практически неизменным и равным максимально допустимому. В результате достигается максимальный КПД процесса переключения блока 7.Power supply 1 provides charging of the capacitive storage 2 to the operating voltage. The magnitude of the operating voltage can vary, but does not exceed the output voltage of the additional source 6. The additional power supply 6 has a large internal resistance and power significantly less than the power source 1. It provides the application to the block of dinistors with deep levels 7 of the maximum allowable voltage. Static divider 5 provides uniform voltage distribution between the series-connected dinistors of block 7. The first diode block 4 blocks the difference between the output voltages of sources 6 and 1. Moreover, at any charging voltage of the capacitive storage 2, the voltage on the block of dinistors 7 remains almost unchanged and equal to the maximum allowable. As a result, the maximum efficiency of the switching process of block 7 is achieved.

Блок ДДРВ 8 и цепь управления 9 формируют быстронарастающий высоковольтный импульс напряжения, инициирующий переключение блока динисторов 7. Дроссель с насыщающимся сердечником 10 обладает большой исходной индуктивностью и ограничивает скорость нарастания силового тока до момента насыщения сердечника. При этом после переключения блока динисторов 7 через него пропускается небольшой ток цепи управления 9, обеспечивающий существенное увеличение проводимости ДГУ 7 к моменту резкого нарастания силового тока. Второй диодный блок 11 блокирует напряжение, приложенное к блоку динисторов 7. При этом исключается влияние силовой цепи на цепь управления 9 и блок ДДРВ 8.The DDRV unit 8 and the control circuit 9 form a fast-growing high-voltage voltage pulse that initiates switching of the dinistor unit 7. The inductor with a saturable core 10 has a large initial inductance and limits the slew rate of the power current until the core is saturated. In this case, after switching the block of dinistors 7, a small current of the control circuit 9 is passed through it, providing a significant increase in the conductivity of DGU 7 by the time of a sharp increase in the power current. The second diode block 11 blocks the voltage applied to the block of dynistors 7. In this case, the influence of the power circuit on the control circuit 9 and the DDRV block 8 is excluded.

Таким образом, введение в схему генератора второго диодного блока 11 позволило вывести блок ДДРВ 8 из силовой цепи. При этом через блок 8 протекает только ток цепи управления 9, и потери энергии в нем малы. В результате введения дросселя с насыщающимся сердечником 10 быстрый разряд емкостного накопителя 2 осуществляется с задержкой после включения блока динисторов 7. При этом в момент резкого нарастания силового тока проводимость ДГУ 7 достаточно высока, и потери энергии в блоке динисторов 7 невелики.Thus, the introduction of a second diode block 11 into the generator circuit made it possible to remove the DDRV block 8 from the power circuit. In this case, only the current of the control circuit 9 flows through block 8, and the energy loss in it is small. As a result of introducing a choke with a saturable core 10, the fast discharge of the capacitive storage 2 is delayed after switching on the dynistor unit 7. Moreover, at the moment of a sharp increase in the power current, the conductivity of the generator set 7 is quite high, and the energy loss in the dynistor unit 7 is small.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Сначала, с помощью цепи управления 9 через блок ДДРВ 8 в прямом для диодов направлении пропускается ток включения. В результате в структурах диодов накапливаются электроны и дырки. Затем цепь управления 9 формирует короткий импульс тока выключения, протекающий через блок ДДРВ 8 в обратном направлении. При этом обеспечивается вывод из диодных структур накопленной электронно-дырочной плазмы. Последующее быстрое (единицы наносекунд) выключение блока ДДРВ 8 происходит вблизи максимума тока выключения, когда достигается примерное равенство зарядов, пропускаемых через диоды в прямом и обратном направлении. При выключении диодов протекающий через блок ДДРВ 8 ток цепи управления 9 коммутируется в блок динисторов 7. В результате происходит зарядка собственных емкостей ДГУ, и напряжение на блоке 7 резко нарастает. При достижении требуемого для переключения уровня напряжения происходит синхронное включение динисторов блока 7. В процессе формирования запускающего уровня напряжения первый диодный блок 4 и дроссель 10 препятствуют ответвлению тока цепи управления 9 в цепь емкостного накопителя 2. После переключения динисторов через блок 7 протекает фактически только ток цепи управления 9, так как ток разряда накопителя 2 ограничен большой исходной индуктивностью дросселя 10. При этом осуществляется модуляция проводимости динисторов блока 7. В момент насыщения сердечника дросселя 10 его индуктивность резко уменьшается, В результате в блок динисторов 7 и в сопротивление нагрузки 3 коммутируется мощный быстронарастающий ток разряда накопителя 2. Параметры дросселя 10 выбираются таким образом, чтобы в момент насыщения его сердечника проводимость динисторов блока 7 была достаточно высока, и обеспечивались бы малые потери энергии при резком нарастании силового тока. В процессе разряда накопителя 2 блок диодов 11 препятствует ответвлению силового тока в цепь управления 9.First, using the control circuit 9 through the block ДДРВ 8 in the forward direction for the diodes is passed on current. As a result, electrons and holes accumulate in the structures of diodes. Then, the control circuit 9 forms a short pulse of the shutdown current flowing through the DDRV unit 8 in the opposite direction. This ensures the conclusion from the diode structures of the accumulated electron-hole plasma. The subsequent fast (in a few nanoseconds) shutdown of the DDRV 8 unit occurs near the maximum of the shutdown current when the approximate equality of the charges transmitted through the diodes in the forward and reverse directions is achieved. When the diodes are turned off, the current of the control circuit 9 flowing through the DDRV 8 unit is switched to the dynistor unit 7. As a result, the own capacitors of the DGU are charged, and the voltage on the block 7 rises sharply. When the voltage level required for switching is reached, the dinistors of block 7 are switched on simultaneously. During the formation of the starting voltage level, the first diode block 4 and the inductor 10 prevent the control circuit 9 from branching into the capacitive storage circuit 2. After switching the dinistors, only the circuit current flows through block 7 control 9, since the discharge current of the drive 2 is limited by the large initial inductance of the inductor 10. At the same time, the conductivity of the dinistors of block 7 is modulated. After saturation of the core of the inductor 10, its inductance decreases sharply. As a result, a powerful rapidly increasing discharge current of the drive 2 is switched to the dinistor unit 7 and the load resistance 3. The parameters of the inductor 10 are selected so that at the time of saturation of its core, the conductivity of the dinistors of unit 7 is sufficiently high, and small losses of energy would be ensured with a sharp increase in the power current. In the process of discharging the drive 2, the block of diodes 11 prevents the branching of the power current into the control circuit 9.

Пример исполнения.Execution example.

По предлагаемому в полезной модели решению был изготовлен экспериментальный образец полупроводникового генератора высоковольтных импульсов с наносекундным фронтом нарастания. Так же как и в устройстве-прототипе в блоке динисторов 7 использовалось шесть последовательно соединенных ДГУ с диаметром структур 12 мм. Делитель 5, источники питания 1 и 6, блок ДДРВ 8 и первый диодный блок 4 были выполнены аналогично устройству-прототипу. Выходное напряжение дополнительного источника 6 поддерживалось постоянным (12кВ). Во втором диодном блоке 11 использовалось восемь последовательно соединенных кремниевых диодов с диаметром структур 10 мм и рабочим напряжением 1500 В. Дроссель 10 имел шесть витков и кольцевой ферритовый сердечник размером 25,3×14,8×10 мм.According to the solution proposed in the utility model, an experimental sample of a semiconductor high-voltage pulse generator with a nanosecond rise front was manufactured. As in the prototype device, in the block of dinistors 7, six series-connected DGUs with a diameter of structures of 12 mm were used. The divider 5, power supplies 1 and 6, the unit DDRV 8 and the first diode block 4 were made similar to the prototype device. The output voltage of the additional source 6 was kept constant (12 kV). In the second diode block 11, eight silicon diodes connected in series with a diameter of 10 mm and an operating voltage of 1500 V were used. The inductor 10 had six turns and an annular ferrite core measuring 25.3 × 14.8 × 10 mm.

В процессе исследований были показаны следующие преимущества полезной модели относительно устройства-прототипа: при одинаковой емкости накопителя 2 (250 нФ), одинаковом сопротивлении нагрузки 3 (2 Ом) и одинаковом напряжении зарядки емкостного накопителя 2 амплитуда силового тока в полезной модели была на 10% больше, чем в устройстве-прототипе. Это свидетельствует о соответствующем уменьшении потерь энергии и увеличении эффективности работы полезной модели.In the process of research, the following advantages of the utility model with respect to the prototype device were shown: with the same storage capacity 2 (250 nF), the same load resistance 3 (2 Ohms) and the same charging voltage of the capacitive storage 2, the amplitude of the power current in the utility model was 10% more than in the prototype device. This indicates a corresponding decrease in energy losses and an increase in the efficiency of the utility model.

В полезной модели цепь управления 9 была собрана по схеме устройства-прототипа, но имела примерно в 1,5 раза большую энергоемкость. Однако, в отличие от устройства-прототипа, в полезной модели нет высоковольтных запускающих конденсаторов и нет потерь энергии при их зарядке и разряде. Так как энергоемкость силовой цепи более чем на порядок выше энергоемкости цепи управления, то при сравнении эффективности полезной модели и устройства-прототипа небольшими отличиями КПД процессов переключении блока динисторов 7 можно пренебречь.In the utility model, the control circuit 9 was assembled according to the scheme of the prototype device, but had approximately 1.5 times greater energy consumption. However, unlike the prototype device, in the utility model there are no high-voltage starting capacitors and there are no energy losses when charging and discharging them. Since the energy intensity of the power circuit is more than an order of magnitude higher than the energy intensity of the control circuit, when comparing the efficiency of the utility model and the prototype device, the small differences in the efficiency of the switching processes of the dinistor unit 7 can be neglected.

Claims

A high-voltage pulse generator with a nanosecond rise front, containing a power supply, a capacitive energy storage device, a load resistance, a first diode block, a static voltage divider, an additional power supply, a block of dynistors with deep levels, a block of drift diodes with a sharp recovery, a control circuit, the first output capacitive energy storage connected to the first output of the power source, the second to the second output of the load resistance, the cathode output of the first diode block is connected with the first output of the additional source and with the anode output of the dinistor unit with deep levels, the second conclusions of the main and additional power supplies and the first conclusions of the load resistance and the static voltage divider are grounded, the remaining conclusions of the static voltage divider are connected to the anodes of the dinistors of the dinistor unit with deep levels, the anode the output of the block of drift diodes with a sharp recovery is connected to the cathode output of the block of dinistors with deep levels, the control circuit is connected in parallel on the block of drift diodes with a sharp recovery, characterized in that it additionally introduces a saturable core inductor and a second diode unit, the inductor being connected between the anode terminal of the first diode block and the first output of the capacitive energy storage, the second diode block is connected to the cathode terminal with the anode terminal a block of dinistors with deep levels, and an anode terminal with a cathode terminal of a block of drift diodes with a sharp recovery, the anode terminal of which is grounded.