RU2785411C1 - Rectangular voltage pulse generator - Google Patents
Rectangular voltage pulse generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785411C1 RU2785411C1 RU2022123921A RU2022123921A RU2785411C1 RU 2785411 C1 RU2785411 C1 RU 2785411C1 RU 2022123921 A RU2022123921 A RU 2022123921A RU 2022123921 A RU2022123921 A RU 2022123921A RU 2785411 C1 RU2785411 C1 RU 2785411C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulse
- resistance
- forming line
- load
- shape
- Prior art date
Links
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 abstract 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 241001270131 Agaricus moelleri Species 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
В импульсной технике широкое применение нашли генераторы импульсных напряжений при прямом разряде конденсатора или выполненные по схеме Аркадьева-Маркса [1]. В режиме генерирования импульса напряжения генератор представляет собой последовательную цепь конденсаторов, образующих ударную емкость Сг, которая, будучи подключенной к резистивной нагрузке R, разряжается с характерным временем RCг, так что форма импульса на нагрузке, если паразитные индуктивность и емкость достаточно малы, имеет видIn impulse technology, generators of impulse voltages with direct discharge of a capacitor or those made according to the Arkadiev-Marx scheme [1] have found wide application. In the voltage pulse generation mode, the oscillator is a series circuit of capacitors forming a shock capacitance C r , which, being connected to a resistive load R, is discharged with a characteristic time RC r , so that the shape of the pulse on the load, if the parasitic inductance and capacitance are sufficiently small, has view
где n - число ступеней генератора, V0 - напряжение заряда каждой ступени. where n is the number of generator steps, V 0 is the charge voltage of each step.
Экспоненциальная форма импульса напряжения не всегда приемлема, и поэтому для получения прямоугольного импульса применяются схемы коррекции формы импульса напряжения.The exponential shape of the voltage pulse is not always acceptable, and therefore, to obtain a rectangular pulse, circuits for correcting the shape of the voltage pulse are used.
Известен генератор импульсных напряжений, в котором коррекция формы вершины импульса происходит благодаря разряду корректирующей емкости через резистор [2]. Недостаток такого генератора состоит в выраженной неравномерности формы вершины импульса. Это связано с тем, что начальный участок экспоненциально уменьшающегося напряжения генератора, подвергаемый коррекции, имеет практически линейный характер, а корректирующее напряжение изменяется по времени нелинейно, так как представляет собой полный экспоненциальный разряд корректирующей емкости через резистор.Known pulse voltage generator, in which the correction of the shape of the top of the pulse occurs due to the discharge of the correction capacitance through the resistor [2]. The disadvantage of such a generator is the pronounced uneven shape of the pulse top. This is due to the fact that the initial section of the exponentially decreasing generator voltage subjected to correction is almost linear in nature, and the correction voltage changes non-linearly over time, since it represents a full exponential discharge of the correction capacitance through the resistor.
Известны генераторы импульсов напряжения прямоугольной формы, в которых корректирующая цепочка состоит из по крайней мере одного конденсатора, шунтированного индуктивностью, коммутация которых происходит отдельным разрядником [3], [4]. Недостатком таких устройств является сложность электрической схемы, вызванная необходимостью иметь дополнительный коммутатор и блок управления для синхронного управления разрядником.Rectangular voltage pulse generators are known, in which the corrective circuit consists of at least one capacitor shunted by an inductance, which are switched by a separate spark gap [3], [4]. The disadvantage of such devices is the complexity of the electrical circuit, caused by the need to have an additional switch and control unit for synchronous control of the spark gap.
Также в импульсной технике широкое применение нашли генераторы импульсных напряжений, содержащие однородные искусственные линии [6], имеющие трапецеидальную форму импульса на согласованной нагрузке. Одним из важных параметров импульса являются форма вершины импульса и его фронта. Для получения импульсов напряжения с крутым передним фронтом и плоской вершиной применяются корректирующие цепочки [5], [6]. Тем не менее эти корректирующие цепочки не позволяют получить на согласованной нагрузке импульс, по форме близко приближающийся в передней части к прямоугольному.Also in pulsed technology, pulsed voltage generators containing homogeneous artificial lines [6] with a trapezoidal pulse shape at a matched load have found wide application. One of the important parameters of the pulse is the shape of the pulse top and its front. To obtain voltage pulses with a steep leading edge and a flat top, corrective chains are used [5], [6]. Nevertheless, these corrective circuits do not allow obtaining an impulse on a matched load, which is close in shape to a rectangular one in the front.
В наносекундном диапазоне длительностей приближение к нужной форме импульса может быть достигнуто применением формирующих линий с распределенными параметрами. Однако при увеличении длительности импульса использование таких линий становится затруднительным из-за необходимости соответствующего увеличения их длины.In the nanosecond range of durations, an approximation to the desired pulse shape can be achieved by using forming lines with distributed parameters. However, as the pulse duration increases, the use of such lines becomes difficult due to the need for a corresponding increase in their length.
По критерию минимальной достаточности наиболее близким является генератор по патенту RU 2102834.According to the criterion of minimum sufficiency, the closest is the generator according to patent RU 2102834.
Преимуществом заявленного генератора по сравнению с известными является получение на согласованной нагрузке одиночных трапецеидальных импульсов напряжения микро и наносекундных длительностей с формой, близко приближающейся в передней части к прямоугольной при использовании относительно простой электрической схемы.The advantage of the claimed generator in comparison with the known ones is the production of single trapezoidal voltage pulses of micro and nanosecond durations on a matched load with a shape that is close to rectangular in the front part when using a relatively simple electrical circuit.
Это достигается в данном изобретении с помощью схемы, содержащей однородную искусственную формирующую линию, согласованную нагрузку, коммутатор, источник зарядного напряжения, систему коррекции формы импульса, отличающийся тем, что система коррекции содержит последовательно соединенные корректирующие емкость и сопротивление, и подключенную параллельно к ним формирующую линию с распределенными параметрами, имеющую волновое сопротивление, равное сопротивлению нагрузки, и электрическую длину, равную половине длительности фронта импульса, полученного без применения данной формирующей линии.This is achieved in this invention using a circuit containing a homogeneous artificial forming line, a matched load, a switch, a source of charging voltage, a pulse shape correction system, characterized in that the correction system contains series-connected corrective capacitance and resistance, and a forming line connected in parallel to them. with distributed parameters, having a wave impedance equal to the load resistance, and an electrical length equal to half the duration of the front of the pulse obtained without the use of this forming line.
На рисунке 1 представлена принципиальная электрическая схема генератора импульсов.Figure 1 shows the circuit diagram of the pulse generator.
Генератор работает следующим образом. Однородная искусственная формирующая линия (на рисунке выделена пунктирной линией) (5) заряжается через сопротивление (2) от источника зарядного напряжения (1). При замыкании управляемого коммутатора (3) однородная искусственная формирующая линия (5) разряжается на нагрузку (4). Уменьшение длительности фронта импульса происходит из-за разряда линии также на последовательно соединенные корректирующие емкость (6) и сопротивление (7) и подключенную параллельно к ним формирующей линии с распределенными параметрами (8).The generator works as follows. A homogeneous artificial forming line (highlighted by a dotted line in the figure) (5) is charged through the resistance (2) from the charging voltage source (1). When the controlled switch (3) is closed, the homogeneous artificial forming line (5) is discharged to the load (4). The decrease in the duration of the front of the pulse occurs due to the discharge of the line also to the series-connected corrective capacitance (6) and resistance (7) and the forming line connected in parallel to them with distributed parameters (8).
Результативность и эффективность использования предлагаемого генератора состоит в следующем. Описанное конструктивное исполнение генератора позволяет получить одиночные импульсы напряжения микро и наносекундных длительностей прямоугольной формы с использованием относительно простой электрической схемы и может быть применено на практике для испытаний электроизоляционных материалов и электрорадиоизделий на импульсную электрическую прочность, а также в импульсных системах питания таких нагрузок, как лампы накачки твердотельных лазеров, лазерные диоды, магнетроны, высоковольтные испытательные стенды.The effectiveness and efficiency of using the proposed generator is as follows. The described design of the generator makes it possible to obtain single voltage pulses of micro and nanosecond durations of a rectangular shape using a relatively simple electrical circuit and can be applied in practice to test electrical insulating materials and electrical and radio products for pulsed electrical strength, as well as in pulsed power systems for such loads as pump lamps solid state lasers, laser diodes, magnetrons, high voltage test benches.
Источники информацииSources of information
1. Месяц Г.А. Импульсная энергетика и электроника. - М.: Наука, 2004.1. Month G.A. Pulse energy and electronics. - M.: Nauka, 2004.
2. Патент RU 2012129 С1. Генератор импульсов высокого напряжения.2. Patent RU 2012129 C1. High voltage pulse generator.
3. Патент RU 2102834 С1. Генератор импульсов высокого напряжения прямоугольной формы.3. Patent RU 2102834 C1. Rectangular high voltage pulse generator.
4. А.С. СССР SU 1465949 A2. Генератор импульсов высокого напряжения.4. A.S. USSR SU 1465949 A2. High voltage pulse generator.
5. Евтьянов СИ., Редькин Г.Е. Импульсные модуляторы с искусственной линией. / М., Советское радио, 1973.5. Evtyanov S., Redkin G.E. Pulse modulators with an artificial line. / M., Soviet radio, 1973.
6. Опре В. Генераторы прямоугольных импульсов тока на основе однородных искусственных линий. //Силовая электроника, 2008, №1. С.56-61.6. Opre V. Generators of rectangular current pulses based on homogeneous artificial lines. // Power electronics, 2008, No. 1. pp.56-61.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2785411C1 true RU2785411C1 (en) | 2022-12-07 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3849732A (en) * | 1971-12-17 | 1974-11-19 | Commissariat Energie Atomique | Pulse generator for delivering rectangular pulses having fast rise and fall times |
RU2102834C1 (en) * | 1995-02-17 | 1998-01-20 | Высоковольтный научно-исследовательский центр Всероссийского электротехнического института им.В.И.Ленина | Generator of high-voltage rectangular pulses |
RU2416156C1 (en) * | 2009-09-28 | 2011-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Rectangular pulse generator |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3849732A (en) * | 1971-12-17 | 1974-11-19 | Commissariat Energie Atomique | Pulse generator for delivering rectangular pulses having fast rise and fall times |
RU2102834C1 (en) * | 1995-02-17 | 1998-01-20 | Высоковольтный научно-исследовательский центр Всероссийского электротехнического института им.В.И.Ленина | Generator of high-voltage rectangular pulses |
RU2416156C1 (en) * | 2009-09-28 | 2011-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Rectangular pulse generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7755217B2 (en) | Pulse generator | |
Mesyats et al. | Desktop subnanosecond pulser: research, development, and applications | |
Pinguet et al. | Short-pulse Marx generator for high-power microwave applications | |
Rezinkin et al. | Formation of high-voltage pulses with nanosecond fronts in low-impedance loads | |
RU2785411C1 (en) | Rectangular voltage pulse generator | |
Heeren et al. | 250 kV sub-nanosecond pulse generator with adjustable pulse-width | |
CN108462482B (en) | Device and method for generating bipolar high-voltage pulse | |
US11152926B2 (en) | Modulator for controlling current pulse and method thereof | |
Canacsinh et al. | Voltage droop compensation based on resonant circuit for generalized high voltage solid-state Marx modulator | |
RU2698245C2 (en) | High-voltage pulse generator | |
Nikoo et al. | A compact MW-class short pulse generator | |
Harchandani et al. | Pulse forming network for Marx generator with boosting operation | |
EP0637133B1 (en) | Apparatus and method for generating repetitive pulses | |
US4196359A (en) | Differentially-charged and sequentially-switched square-wave pulse forming network | |
CN112821193A (en) | Pulse laser driving circuit system and driving method thereof | |
Huiskamp et al. | 15-Stage compact Marx generator using 2N5551 avalanche transistors | |
RU2595614C1 (en) | Variable amplitude pulse generator | |
Zhang et al. | High-frequency bipolar pulse power supply based on improved Marx generator for medical applications | |
Bermaki et al. | A solid state high voltage-pulsed electric field generator for application in food processing | |
RU2416156C1 (en) | Rectangular pulse generator | |
RU2674884C1 (en) | HIGH-VOLTAGE NANOSECOND PULSES GENERATOR WITH THE VOLTAGE MULTIPLICATION UP TO nUCHARGE ON THE MATCHED LOAD | |
Munir et al. | Design of a novel gate driver circuit for a Marx generator based 40kV electric fence energizer | |
Shaikh et al. | Implementation of Ultra-Wide Band Marx Generator with Improvised PFN Topology for Antenna Load | |
CN214204260U (en) | Pulse laser driving circuit system | |
RU2601510C1 (en) | Resonance pulse generator |