[发明专利]一种新型高压方波脉冲产生系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型高压方波脉冲产生系统，属于脉冲功率技术领域。

背景技术

脉冲功率系统是指进行脉冲能量压缩、获得高功率、短脉冲的电装置。大部分脉冲功率装置的工作原理为：将各种形成的初始储能（如Marx发生器、电容器组、高能炸药等）经过脉冲形成系统和转换开关，快速释放出高功率、短脉冲的能量。通常的脉冲方波产生装置首先用Marx发生器形成一个微秒量级的初始高压脉冲，然后再利用脉冲形成线对脉冲进行整形，最后在二极管上得到纳秒量级脉冲高压。这类装置需要用初级电源、一级脉冲压缩、二级脉冲压缩才能获得需要的方波脉冲，不足之处在于系统庞大，不利于脉冲功率源小型化的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种新型高压方波脉冲产生系统，其通过多级形成线的串叠，实现了高压脉冲方波输出，减少了一级脉冲压缩过程，实现了系统的简单化。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种新型高压方波脉冲产生系统，包括初级充电电源、控制系统、触发电源、多级脉冲形成线高压产生系统和负载系统。

初级充电电源连接控制系统，控制系统连接触发电源。

多级脉冲形成线高压产生系统包括多个并联的脉冲形成线，各个脉冲形成线通过电感连接至初级充电电源两极，其中一个脉冲形成线有一极接地，另一个脉冲形成线的相对一极连接负载系统后接地。

各个脉冲形成线之间设置有气体火花间隙开关，其中两个开关与触发电源相连，脉冲形成线的两个引出电极为平板输出线结构。

各个脉冲形成线也可以通过充电电阻连接至初级充电电源两极。

初级充电电源通过充电电阻R把每个脉冲形成线（假设总数为n个）并联充电到初级充电电源，其电压为V₀，然后所有的气体火花间隙开关S导通，这些脉冲形成线就会全部串联起来，在匹配负载上建立起幅值为                                                的高压脉冲，且脉冲宽度与单个形成线脉宽相同。

该发明技术方案中，脉冲形成线的两个引出电极为平板输出线结构，相隔很近，距离只有几个毫米，目的在于采用平板传输线的原理降低连线电感，从而使输出脉冲前沿变小。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种新型高压方波脉冲产生系统的电路原理图；

图2是本发明一种新型高压方波脉冲产生系统的电路模拟结果。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明一种新型高压方波脉冲产生系统，初级充电电源1通过充电电阻或电感2给脉冲形成线（PFL）5充电，充电电压达到V₀时，控制系统3控制触发电源4使气体火花间隙开关S1、S2导通，在过电压的作用下，其他气体火花间隙开关7也随之导通，实现了多级脉冲形成线的串联叠加。假设脉冲形成线为6个，在匹配负载上建立起幅值为的高压脉冲，且脉冲宽度与单个形成线脉宽相同。为实现负载的匹配输出，第一级和最后一级脉冲形成线的特性阻抗为，其他级脉冲形成线的阻抗为。一个脉冲形成线连接负载系统6后接地。

本发明的技术方案中，脉冲形成线的两个引出电极为平板输出线结构，相隔很近，距离只有几个毫米，目的在于采用平板传输线的原理降低连线电感，从而使输出脉冲前沿变小。通过多级形成线的串叠，实现了高压脉冲方波输出，减少了一级脉冲压缩过程，实现了系统的简单化。

实施例一

本发明一种新型高压方波脉冲产生系统实现五级平板形成线的高压串叠输出。第一级脉冲形成线的特性阻抗为5Ω，第六级脉冲形成线的特性阻抗为5Ω，其他四级脉冲形成线的阻抗为10Ω。平板传输线充电电压50kV、特性阻抗10Ω，充电隔离电感300uH，回路电感1uH，负载阻抗为50Ω。电路模拟结果如图2所示。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。