[实用新型]一种基于谐振充电装置的低时延抖动快脉冲功率源

说明书

本实用新型公开了一种基于谐振充电装置的低时延抖动快脉冲功率源，包括电源和谐振充电装置；谐振充电装置包括电容C₁、氢闸流管K₁、可饱和脉冲变压器T、电容C₂、高压二极管VD₂和电容C₃。本实用新型利用了可饱和脉冲变压器磁芯的饱和特性，将谐振充电装置的工作过程以可饱和脉冲变压器的饱和时刻为分界点，分为电压提升和前沿陡化两个阶段，实现了变压器升压作用和磁开关陡化脉冲作用的结合，通过升压和陡化模式的转换大幅度地提升了谐振充电装置输出电压的前沿，提高了加载于气体火花开关的电压上升率，减小了气体火花开关的自击穿时延抖动。

技术领域

本实用新型涉及脉冲放电等离子体领域，具体是一种基于谐振充电装置的低时延抖动快脉冲功率源。

背景技术

金属丝电爆炸的初始阶段对快丝阵Z箍缩的内爆品质和X射线产额有决定性的影响，幅值为数千安的快前沿脉冲电流驱动金属丝在数十纳秒的时间内会经历复杂的相态演变。人们利用激光探针、光谱仪和分幅相机等高时空分辨率诊断设备研究电爆炸等离子体的动力学行为，而这对脉冲功率源和诊断设备的同步及延时控制提出了极高的要求。利用气体火花开关自击穿陡化脉冲变压器的输出波形是实现输出丝阵Z箍缩预脉冲水平的快前沿脉冲电流的一种常用技术方案。然而，气体火花开关自击穿时延具有较大的抖动，这阻碍了高时空分辨率诊断系统精确捕获关键时刻的物理图像。

为了改善气体火花开关的击穿特性，学者们对气体火花开关的击穿电压分散性、时延抖动等进行了大量的研究。虽然人们对开关结构、气压、介质恢复时间等方面开展了较为深入的研究，但气体火花开关的击穿电压和时延依然存在较大的波动。为了提高气体火花开关的稳定性，降低时延抖动，增加开关的可控性，研究者在气体火花开关中增设了触发电极。具有触发电极的气体火花开关导通时延有较大的改善，但这类开关适用于高储能电容直接对负载放电的技术方案。

气体火花开关的研究表明，提高脉冲电压的幅值和前沿可以有效的降低火花开关的时延抖动。人们希望能够进一步提高基于脉冲变压器的谐振充电装置的输出电压前沿来改善气体火花开关的自击穿特性。虽然通过减小充电回路电感可以提升谐振充电装置电压加载速率，但在气体火花开关自击穿陡化脉冲变压器输出前沿的技术方案中，如何改善气体火花开关自击穿电压稳定性和降低时延抖动依然是该技术方案面临的主要问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种基于谐振充电装置的低时延抖动快脉冲功率源。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，提供一种基于谐振充电装置的低时延抖动快脉冲功率源，其特征在于，该功率源包括电源和谐振充电装置；

所述谐振充电装置包括电容C₁、氢闸流管K₁、可饱和脉冲变压器T、电容C₂、高压二极管VD₂和电容C₃；

电源的正极接电容C₁的正极，电源的负极接电容C₁的负极；氢闸流管K₁的阳极与电容C₁的正极相连，阴极与可饱和脉冲变压器T的e端相连；可饱和脉冲变压器T的e端与f端是同相端、g端与h端是同相端；可饱和脉冲变压器T的g端接电容C₁的负极同时接地；电容C₂的正极接可饱和脉冲变压器T的f端，负极接高压二极管VD₂的正极同时接地；高压二极管VD₂的负极与可饱和脉冲变压器T的h端相连；电容C₃的正极接高压二极管VD₂的负极，电容C₃的负极接地；电容C₃的两端用于与负载电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：