[发明专利]一种脉冲发生器及脉冲发生方法

说明书

本发明公开了一种脉冲发生器及脉冲发生方法，脉冲发生器包括磁芯、原边绕组和副边绕组；磁芯为环形磁芯；环形磁芯沿环形磁芯的周向均匀分为N个区段，N为大于3的自然数；副边绕组分为N组，对应地绕装在环形磁芯的N个区段形成N个副边绕组单元；N个副边绕组单元的绕组互不重叠；每一个副边绕组单元具有2个连接端，N个副边绕组单元串联形成脉冲发生器的变压级；原边绕组具有并联的N个原边绕组单元，分别对应绕装在N个副边绕组单元的外侧；变压级为负载电阻Rg供电。这种脉冲发生器易于实施，结构紧凑。

技术领域

本发明涉及一种脉冲发生器及脉冲发生方法，属于高电压技术领域，可用于等离子体产生、X射线产生、生物医学、环保处理等领域。

背景技术

高压脉冲发生器是一种重要的获取瞬时高电压的装置。常见的高压脉冲发生器，例如刚性调制器，是由变压器、开关和储能元器件组成，不仅变压升压环节多，而且在产生高电压的同时需要特殊的绝缘手段保护，特别是开关部分，因此整个调制器系统的体积和重量比较大，使用场合受限。另外，在更高电压和大电流运行时，对开关的耐压能力和通流能力要求很高，开关易损坏，使用寿命受限。磁芯作为一种电磁耦合型能量传递介质，具有饱和和非饱和两种状态。磁芯的饱和状态是指当外加场足够强时，磁性材料在某一时刻其内部的磁矢量由无规则排列全部转向外加场作用下的有规则排列所对应的稳定物理状态。除了饱和状态，其余都是非饱和状态。利用磁芯的非饱和特性，可以实现变压、升压的效果，典型实例，如工业应用中的磁芯变压器。但是，当需要产生几万伏甚至十几万伏的高电压时，为了保证磁芯变压器的正常工作能力，必须采取更多的绝缘措施防止打火放电或局部击穿，通常需要将整个磁芯变压器沉浸在绝缘气体或变压器油中，实际增大了整个系统的体积和重量。

因此，有必要设计一种新的脉冲发生器及脉冲发生方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种脉冲发生器及脉冲发生方法，该脉冲发生器结构紧凑，易于实施。

发明的技术解决方案如下：

一种脉冲发生器，包括磁芯、原边绕组和副边绕组；磁芯为环形磁芯；

环形磁芯沿环形磁芯的周向均匀分为N个区段，N为大于3的自然数；

副边绕组分为N组，对应地绕装在环形磁芯的N个区段形成N个副边绕组单元；N个副边绕组单元的绕组互不重叠；每一个副边绕组单元具有2个连接端，N个副边绕组单元串联形成脉冲发生器的变压级；

原边绕组具有并联的N个原边绕组单元，分别对应绕装在N个副边绕组单元的外侧；

变压级为负载电阻Rg供电。

每一个副边绕组单元的电感为Ls，原边绕组总电阻为Lp；

原边绕组的N个原边绕组单元的匝数同为1或同为2。

磁芯为由铁氧体材料、非晶态磁性材料或纳米晶磁性材料制成的金属薄片叠加体。

负载电阻Rg为终端所连接的负载阻抗，负载阻抗为固体电阻、气体间隙或液体夹层。

原边绕组、充电电源U_in和隔离二极管D串联组成供电回路；充电电容C_in与充电电源并联。

N为3-12的整数。

N为5。

一种脉冲发生方法，采用前述的脉冲发生器产生脉冲。