RU2486671C1 - Generator of high-voltage pulses - Google Patents
Generator of high-voltage pulses Download PDFInfo
- Publication number
- RU2486671C1 RU2486671C1 RU2012105944/08A RU2012105944A RU2486671C1 RU 2486671 C1 RU2486671 C1 RU 2486671C1 RU 2012105944/08 A RU2012105944/08 A RU 2012105944/08A RU 2012105944 A RU2012105944 A RU 2012105944A RU 2486671 C1 RU2486671 C1 RU 2486671C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- capacitor
- terminal
- variable
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Description
Техническое решение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано для генерации коротких высоковольтных импульсов напряжения.The technical solution relates to high-voltage pulse technology and can be used to generate short high-voltage voltage pulses.
Аналогом является генератор высоковольтных импульсов (Горошков Б.И. Элементы радиоэлектронных устройств: Справочник. - М.: Радио и связь, 1988. - 176 с., с.136). Данное устройство содержит источник постоянного высоковольтного напряжения, потенциальный и общий выводы которого соединены соответственно с выводом питания и общим выводом цепочки последовательно соединенных транзисторов имеющих режим «лавинного» пробоя, выход цепочки последовательно соединенных транзисторов является выходом генератора, управляющий вывод цепочки последовательно соединенных транзисторов соединен с выходом управляющего генератора.An analog is a generator of high-voltage pulses (Goroshkov B.I. Elements of electronic devices: Reference book. - M.: Radio and communications, 1988. - 176 p., S.136). This device contains a source of constant high-voltage voltage, the potential and common conclusions of which are connected respectively to the power output and the general output of a series of transistors connected in series with an avalanche breakdown mode, the output of a series of transistors connected in series is the output of a generator, the control output of a chain of series-connected transistors is connected to an output control generator.
В качестве прототипа выбран генератор высоковольтных импульсов (патент РФ №2368069 от 20.09.2009). Данное устройство содержит импульсный источник высоковольтного напряжения, потенциальный и общий выводы источника высоковольтного напряжения соединены соответственно с выводом питания и общим выводом цепочек последовательно соединенных транзисторов, имеющих режим «лавинного» пробоя, одноименные выводы которых соединены параллельно между собой, выход цепочек последовательно соединенных транзисторов является выходом генератора, вход управляющего генератора соединен с управляющим выводом источника высоковольтного напряжения, выход управляющего генератора соединен с управляющим выводом n цепочек последовательно соединенных транзисторов, где n - натуральный ряд чисел от 1 до ∞. Значение n может равняться двум.As a prototype, a high-voltage pulse generator was selected (RF patent No. 2368069 from 09/20/2009). This device contains a pulsed high-voltage voltage source, the potential and general conclusions of the high-voltage voltage source are connected respectively to the power output and the general output of the chains of series-connected transistors having an avalanche breakdown mode, the terminals of the same name are connected in parallel, the output of the chains of series-connected transistors is an output generator, the input of the control generator is connected to the control terminal of the high voltage source, you od control oscillator connected to the control terminal of the n chains of serially connected transistors, where n - the natural numbers from 1 to ∞. The value of n may be two.
Представленная схема содержит большое количество радиоэлементов, требует точной подборки «лавинных» транзисторов по напряжению пробоя (±2,5 В) и для изменения параметров напряжения на выходе генератора требуется изменить его схему, в частности количество последовательно соединенных транзисторов имеющих режим «лавинного» пробоя.The presented circuit contains a large number of radio elements, requires an accurate selection of avalanche transistors by breakdown voltage (± 2.5 V), and to change the voltage parameters at the generator output, it is necessary to change its circuit, in particular the number of series-connected transistors having an avalanche breakdown mode.
Решаемая техническая задача - снижение количества радиоэлементов в устройстве и возможность изменения параметрами высоковольтных импульсов напряжения на выходе генератора без изменений его схемы.The technical problem to be solved is the reduction in the number of radioelements in the device and the possibility of changing the parameters of the high-voltage voltage pulses at the generator output without changing its circuit.
Решаемая техническая задача в генераторе высоковольтных импульсов, содержащем импульсный источник высоковольтного напряжения, достигается тем, что в него введены переменный токоограничивающий резистор, электрически пробиваемый конденсатор с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками, конденсатор дифференцирующей цепочки и переменный резистор дифференцирующей цепочки, потенциальный вывод импульсного источника высоковольтного напряжения соединен с первым выводом переменного токоограничивающего резистора, общий вывод импульсного источника высоковольтного напряжения соединен с вторым выводом электрически пробиваемого конденсатора с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками и со вторым выводом переменного резистора дифференцирующей цепочки, первый вывод электрически пробиваемого конденсатора с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками соединен со вторым выводом переменного токоограничивающего резистора и с первым выводом конденсатора дифференцирующей цепочки, второй вывод конденсатора дифференцирующей цепочки соединен с первым выводом переменного резистора дифференцирующей цепочки, второй вывод конденсатора дифференцирующей цепочки и общий вывод импульсного источника высоковольтного напряжения являются выходами генератора высоковольтных импульсов.The technical problem to be solved in a high-voltage pulse generator containing a high-voltage pulse source is achieved by introducing a variable current-limiting resistor, an electrically punctured capacitor with a variable air gap between the plates, a differentiating circuit capacitor and a differentiating circuit variable resistor, and a potential output of a high-voltage pulse source voltage is connected to the first terminal of an alternating current-limiting resistor; One pulsed high-voltage voltage source is connected to the second terminal of an electrically punched capacitor with a variable air gap between the plates and to the second terminal of a variable resistor of the differentiating circuit, the first terminal of an electrically pierced capacitor with a variable air gap between the plates is connected to the second terminal of a variable current limiting resistor and to the first the derivation of the capacitor of the differentiating chain, the second output of the capacitor of the differentiating chain is connected to a first terminal of the variable resistor differentiating circuit, the second terminal of the capacitor of the differentiating circuit and a common output pulsed source of high voltage generator are the outputs high voltage pulses.
На фиг.1 приведена структурная схема генератора высоковольтных импульсов; на фиг.2 приведена схема импульсного источника высоковольтного напряжения; на фиг.3 приведен график напряжения на потенциальном выводе импульсного источника высоковольтного напряжения; на фиг.4 приведен график напряжения на выходе генератора высоковольтных импульсов;Figure 1 shows the structural diagram of the generator of high voltage pulses; figure 2 shows a diagram of a pulsed source of high voltage; figure 3 shows a graph of the voltage at the potential output of a pulsed source of high voltage; figure 4 shows a graph of the voltage at the output of the generator of high voltage pulses;
Генератор высоковольтных импульсов (Фиг.1) содержит импульсный источник высоковольтного напряжения 1, переменный токоограничивающий резистор 2, электрически пробиваемый конденсатор 3 с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками, конденсатор дифференцирующей цепочки 4 и переменный резистор дифференцирующей цепочки 5, потенциальный вывод импульсного источника высоковольтного напряжения 1 соединен с выводом 6 переменного токоограничивающего резистора 2, общий вывод импульсного источника высоковольтного напряжения 1 соединен с выводом 7 электрически пробиваемого конденсатора 3 с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками и с выводом 8 переменного резистора дифференцирующей цепочки 5, вывод 9 электрически пробиваемого конденсатора 3 с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками соединен с выводом 10 переменного токоограничивающего резистора 2 и с выводом 11 конденсатора дифференцирующей цепочки 4, вывод 12 конденсатора дифференцирующей цепочки 4 соединен с выводом 13 переменного резистора дифференцирующей цепочки 5, вывод 12 конденсатора дифференцирующей цепочки 4 и общий вывод импульсного источника высоковольтного напряжения 1 являются выходами генератора высоковольтных импульсов, управляющий вывод импульсного источника высоковольтного напряжения 1 не используется.The high-voltage pulse generator (Fig. 1) contains a high-voltage pulse source 1, an alternating current-limiting resistor 2, an electrically punctured capacitor 3 with a variable air gap between the plates, a capacitor of the differentiating circuit 4 and a variable resistor of the differentiating circuit 5, a potential output of a pulsed source of high-voltage voltage 1 connected to terminal 6 of an alternating current-limiting resistor 2, a common terminal of a pulsed high-voltage voltage source 1 is connected n with terminal 7 of an electrically punched capacitor 3 with a variable air gap between the plates and with terminal 8 of a variable resistor of the differentiating circuit 5, terminal 9 of an electrically punched capacitor 3 with a variable air gap between the plates is connected to terminal 10 of a variable current limiting resistor 2 and with terminal 11 capacitor of the differentiating chain 4, terminal 12 of the capacitor of the differentiating chain 4 is connected to terminal 13 of a variable resistor of the differentiating chain 5, terminal 12 of the condensate differentiating circuit 4 and the general output of the pulse source of high voltage voltage 1 are the outputs of the generator of high voltage pulses, the control output of the pulse source of high voltage voltage 1 is not used.
Импульсный источник высоковольтного напряжения 1 (Фиг.2) содержит источник постоянного низковольтного напряжения 14, ключ 15 с двумя положениями переключения, конденсатор 16, трансформатор 17 с магнитомягким сердечником, первичная обмотка которого содержит количество витков W1, а вторичная обмотка количество витков W2, (W2>>W1), цепочку последовательно соединенных диодов 18 (не менее десяти диодов). В исходном состоянии ключ 15 в нижнем положении и соединяет первый вывод конденсатора 16 с общим выводом источника постоянного низковольтного напряжения 14 и вывод 19 первичной обмотки трансформатора 17, общий вывод источника постоянного низковольтного напряжения 14 заземлен, в таком положении конденсатор 16 разряжен, второй вывод конденсатора 16 соединен с выводом 20 первичной обмотки трансформатора 17. Вывод 21 вторичной обмотки трансформатора 17 соединен с первым выводом цепочки последовательно соединенных диодов 18, вывод 22 вторичной обмотки трансформатора 17 заземлен и является общим выводом импульсного источника высоковольтного напряжения 1. Второй вывод цепочки последовательно соединенных диодов 18 является потенциальным выводом импульсного источника высоковольтного напряжения 1.The pulse source of high voltage 1 (FIG. 2) contains a constant
Генератор высоковольтных импульсов работает следующим образом. При замыкании ключа 15 в верхнее положение соединяются потенциальный вывод источника постоянного низковольтного напряжения 14 и первый вывод конденсатора 16 и конденсатор 16 начинает заряжаться через первичную обмотку трансформатора 17, из-за чего на вторичной обмотке трансформатора 17 возбуждается импульсное положительное высоковольтное напряжение, например длительностью 100 мкс и величиной, например, 4 кВ. Для устранения отрицательного импульсного высоковольтного напряжения, которое возникает при обратном замыкании ключа 15 в нижнее положение и разряде конденсатора 16, используется цепочка последовательно соединенных диодов 18. В рабочем состоянии в данной схеме постоянное высоковольтное напряжение отсутствует. Импульсное высоковольтное напряжение имеет малую длительность, например tпит=100 мкс и присутствует только в момент запуска генератора. Импульсное высоковольтное напряжение через потенциальный вывод импульсного источника высоковольтного напряжения 1 через переменный токоограничивающий резистор 2 поступает к электрически пробиваемому конденсатору 3 с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками и начинает его заряжать. В момент времени tп, равенства напряжения U2 на выводе 9 электрически пробиваемого конденсатора 3 с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками с Uпк напряжением пробоя электрически пробиваемого конденсатора 3 с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками происходит ожидаемый пробой зазора между обкладками. При этом наступление момента времени tп, времени начала пробоя, можно регулировать путем изменения величины переменного токоограничивающего резистора 2. При наступлении пробоя электрически пробиваемого конденсатора 3 с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками происходит быстрое изменение напряжения на выводе 11 конденсатора дифференцирующей цепочки 4. При этом на выводе 12 конденсатора дифференцирующей цепочки 4, который представляет собой выход генератора высоковольтных импульсов, возникает короткий высоковольтный импульс напряжения.The high voltage pulse generator operates as follows. When the
На фиг.3 приведен график напряжения U1 на потенциальным выводе импульсного источника высоковольтного напряжения 1, U2 напряжение на выводе 9 электрически пробиваемого конденсатора 3 с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками, где, если напряжение U2>Uпк (Uпк - напряжение пробоя электрически пробиваемого конденсатора 3 с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками) в момент времени tп происходит пробой зазора между обкладками. Момент времени tп, времени начала пробоя, можно изменять путем изменения величины переменного токоограничивающего резистора 2. При этом напряжение пробоя Uпк электрически пробиваемого конденсатора 3 с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками определяется величиной воздушного зазора. Напряжение пробоя воздушного зазора (сухой воздух, давление 1 атм.) между обкладками составляет 2 кВ/мм. График напряжения U1 на потенциальным выводе импульсного источника высоковольтного напряжения 1 при отсутствии пробоя показан прерывистой линией.Figure 3 shows a graph of the voltage U 1 at the potential output of a pulsed source of high voltage voltage 1, U 2 the voltage at terminal 9 of the electrically punched capacitor 3 with a variable value of the air gap between the plates, where, if the voltage is U 2 > U pc (U pc is the voltage breakdown of an electrically punched capacitor 3 with a variable amount of air gap between the plates) at a time t p there is a breakdown of the gap between the plates. The time t p , the time of the start of the breakdown, can be changed by changing the value of the variable current-limiting resistor 2. In this case, the breakdown voltage U pc of the electrically punched capacitor 3 with a variable value of the air gap between the plates is determined by the size of the air gap. The breakdown voltage of the air gap (dry air, pressure 1 atm.) Between the plates is 2 kV / mm. The voltage graph U 1 at the potential output of a pulsed source of high voltage voltage 1 in the absence of breakdown is shown by a dashed line.
На фиг.4 приведен график напряжения на выходе генератора высоковольтных импульсов. Например, длительность высоковольтных импульсов составляет tимп=10 нс.Figure 4 shows a graph of the voltage at the output of the generator of high voltage pulses. For example, the duration of high voltage pulses is t imp = 10 ns.
Таким образом, количество радиоэлементов в данной схеме генератора высоковольтных импульсов существенно меньше, чем в прототипе за счет отсутствия цепочек (например, три) последовательно соединенных транзисторов (например, необходимо 20 шт. для напряжения на выходе генератора высоковольтных импульсов 2 кВ) и управляющего генератора. Амплитуда формируемого импульсного высоковольтного напряжения зависит от напряжения пробоя электрически пробиваемого конденсатора 3 с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками, что в свою очередь определяется величиной регулируемого воздушного зазора между его обкладками. Например, величина регулируемого воздушного зазора между обкладками конденсатора 2 может составить 0,5-2 мм, с шагом изменения 0,25 мм. Тем самым обеспечивается возможность изменения напряжения на выходе генератора высоковольтных импульсов с 1 кВ до 4 кВ с шагом 0,25 кВ, без изменений его схемы. Длительность формируемого импульсного высоковольтного напряжения зависит от величины сопротивления переменного резистора дифференцирующей цепочки 5, емкости электрически пробиваемого конденсатора 3 с изменяемой величиной воздушного зазора между обкладками и емкости конденсатора дифференцирующей цепочки 4, которые определяют постоянную времени разряда
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012105944/08A RU2486671C1 (en) | 2012-02-17 | 2012-02-17 | Generator of high-voltage pulses |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012105944/08A RU2486671C1 (en) | 2012-02-17 | 2012-02-17 | Generator of high-voltage pulses |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2486671C1 true RU2486671C1 (en) | 2013-06-27 |
Family
ID=48702451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012105944/08A RU2486671C1 (en) | 2012-02-17 | 2012-02-17 | Generator of high-voltage pulses |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2486671C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU458092A1 (en) * | 1973-04-13 | 1975-01-25 | Предприятие П/Я Г-4605 | Magnetic pulse generator |
JPS5941182A (en) * | 1982-09-01 | 1984-03-07 | Nichicon Capacitor Ltd | Impulse voltage generator |
SU1213523A1 (en) * | 1984-04-04 | 1986-02-23 | Предприятие П/Я А-1772 | Square-wave generator |
RU2044402C1 (en) * | 1991-05-27 | 1995-09-20 | Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им.Д.В.Ефремова | High-voltage pulse generator |
RU2291467C2 (en) * | 2004-03-15 | 2007-01-10 | Ооо "Нпп-Ортикс" | Super regenerative transceiver |
-
2012
- 2012-02-17 RU RU2012105944/08A patent/RU2486671C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU458092A1 (en) * | 1973-04-13 | 1975-01-25 | Предприятие П/Я Г-4605 | Magnetic pulse generator |
JPS5941182A (en) * | 1982-09-01 | 1984-03-07 | Nichicon Capacitor Ltd | Impulse voltage generator |
SU1213523A1 (en) * | 1984-04-04 | 1986-02-23 | Предприятие П/Я А-1772 | Square-wave generator |
RU2044402C1 (en) * | 1991-05-27 | 1995-09-20 | Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им.Д.В.Ефремова | High-voltage pulse generator |
RU2291467C2 (en) * | 2004-03-15 | 2007-01-10 | Ооо "Нпп-Ортикс" | Super regenerative transceiver |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11532457B2 (en) | Precise plasma control system | |
US20200168437A1 (en) | Precise plasma control system | |
US20200357607A1 (en) | Precise plasma control system | |
EP4266579A3 (en) | Transformer resonant converter | |
Prager et al. | A high voltage nanosecond pulser with variable pulse width and pulse repetition frequency control for nonequilibrium plasma applications | |
RU2486671C1 (en) | Generator of high-voltage pulses | |
RU118139U1 (en) | HIGH VOLTAGE PULSE GENERATOR | |
CN104184437B (en) | High power repetition rate fast pulse linear type transformer driving source and its control method | |
RU2647700C1 (en) | Variable amplitude pulse generator | |
RU110884U1 (en) | PULSE GENERATOR | |
RU2368069C1 (en) | High-voltage pulse generator | |
RU2382488C1 (en) | Device for generating subnanosecond pulses | |
RU86819U1 (en) | HIGH VOLTAGE PULSE GENERATOR | |
CN109638626B (en) | Laser Q-switching module, circuit and Q-switching control method | |
RU2257007C1 (en) | Transformer-isolated electronic switch | |
RU2595614C1 (en) | Variable amplitude pulse generator | |
RU2380872C1 (en) | Duplex electric weeder | |
RU2013105035A (en) | METHOD FOR ENERGY GENERATION AND INDUCTIVE GENERATOR FOR ITS IMPLEMENTATION | |
Sato et al. | Development of a pulsed power system using MOSFETs and underwater pulsed electric discharge | |
RU2288536C1 (en) | Voltage multiplying generator | |
EP4069118B1 (en) | Pulse generating circuit, and electrosurgical generator incorporating the same | |
RU2489790C1 (en) | Thyristor control current pulse former | |
Mahajan et al. | Novel exciter circuit for ignition of gas turbine engines in aerospace applications | |
EP4069117B1 (en) | Pulse generating circuit, and electrosurgical generator incorporating the same | |
RU153524U1 (en) | DEVICE FOR TRAINING ELECTRIC VACUUM INSTRUMENTS |