Импульсно-периодический высоковольтный генератор

(51)03 3/53 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Чивель Юрий Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси(56) Козлов М.И., Джунов В.А. и др. Генератор импульсных напряжений Аркадьева-Маркса с выпрямительными элементами // Приборы и техника эксперимента. -3. - 1984. - С. 96-97.2026603 1, 1995.2072625 1, 1997.1408525 1, 1988.1478305 2, 1989.1455384 1, 1989.(57) Импульсно-периодический высоковольтный генератор с умножением напряжения, содержащий электрически связанные между собойконденсаторов,коммутаторов и источник выпрямленного напряжения, при этом зарядная цепь каждого конденсатора включает выпрямительный элемент, отличающийся тем, что каждая ступень генератора выполнена с питанием от отдельного источника выпрямленного напряжения, а зарядная цепь каждого конденсатора содержит индуктивно-резистивно-емкостной фильтр с постоянной времени, индуктивностью/0 и сопротивлением/, гдедлительность импульса генератора,- период следования импульсов генератора, 0 - емкость ступени генератора,- емкость фильтра. 7651 1 2005.12.30 Данное изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники и может быть использовано при создании высоковольтных импульсных устройств в ускорительной технике, физике плазмы, в том числе устройств, работающих с высокой частотой повторения импульсов. Известен (Месяц Г.А., Насибов А.С., Кремнев В.В. Формирование наносекундных импульсов высокого напряжения. - . Энергия, 1970. - С. 40) импульсный высоковольтный генератор с умножением напряжения, состоящий из набора конденсаторов, источника выпрямленного напряжения, зарядных сопротивлений и коммутирующих разрядников. Недостаток этого устройства состоит в использовании большого количества разделительных сопротивлений, сопротивление которых соизмеримо с сопротивлением нагрузки,создающих большие потери энергии и препятствующих работе генератора в импульсно периодическом режиме с высокой частотой повторения импульсов. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является описанный в работе Козлова М.И., Джунова и др. Генератор импульсных напряжений Аркадьева-Маркса с выпрямительными элементами // Приборы и техника эксперимента.3, 1984. - С. 96-97) импульсный генератор с умножением напряжения, состоящий из нескольких конденсаторов с последовательно включенными двумя выпрямительными элементами в цепи каждого конденсатора, которые соединяются параллельно и заряжаются от одного источника выпрямленного напряжения через разделительные сопротивления до напряжения источника питанияи коммутирующих разрядников. При срабатывании разрядников конденсаторы соединяются последовательно и на нагрузке образуется импульс напряжения с амплитудой, близкой к . Недостатком данного устройства является наличие большого числа разделительных сопротивлений в цепи, что приводит к большим потерям энергии и препятствует повышению частоты срабатывания генератора особенно при переходе в микро и миллисекундный диапазон длительностей генерируемых импульсов. Задачей данного изобретения является создание импульсно-периодического генератора высоковольтных импульсов, работающего в микро-миллисекундном диапазоне длительностей импульсов с частотой повторения, ограничиваемой предельными токами цепи заряда и емкостью ступени, с минимальными потерями энергии, что обеспечит повышение частоты срабатывания и расширение области применения генераторов с умножением напряжения. Для выполнения поставленной задачи предложен импульсно-периодический высоковольтный генератор с умножением напряжения, содержащий электрически связанные между собойконденсаторов,коммутаторов и источник выпрямленного напряжения, при этом зарядная цепь каждого конденсатора включает выпрямительный элемент. Новым, по мнению автора, является то, что каждая ступень генератора выполнена с питанием от отдельного источника выпрямленного напряжения, а зарядная цепь каждого конденсатора содержит индуктивно-резистивно-емкостной фильтр с постоянной времени, индуктивностьюТ/С 0 и сопротивлениемТ/С, где- длительность импульса генератора,- период следования импульсов генератора, 0 - емкость ступени генератора, С - емкость фильтра. Сущность изобретения поясняется схемой генератора, изображенной на фигуре. Генератор содержитконденсаторов 1 ступени генератора емкостью 0, связанных посредствомуправляемых коммутаторов 2 с нагрузкой 3. Зарядная цепь каждого конденсатора 1 образована источником выпрямленного напряжения 4, выпрямительным элементом ( высоковольтным диодом) 5 и индуктивно-резистивно-емкостным фильтром 6. Индуктивностьявляется не только элементом фильтра, но и токоограничивающим элементом в цепи зарядки конденсатора 1 ступени генератора. 2 7651 1 2005.12.30 Импульсно-периодический высоковольтный генератор работает следующим образом. Конденсаторы 1 заряжаются через выпрямительные элементы и индуктивностиза характерное время зарядки 0 до напряжения источника выпрямленного напряжения . При срабатывании коммутаторов 2 конденсаторы ступеней соединяются последовательно и разряжаются на нагрузку 3 за характерное время 0/, где- сопротивление нагрузки. На нагрузке формируется импульс напряжения амплитудой близкой к . Питание каждой ступени генератора от отдельного источника выпрямленного напряжения и отсутствие большого числа разделительных сопротивлений позволяет вести зарядку враз большими токами, чем в случае зарядки от одного общего источника, а установка в зарядной цепи индуктивно-резистивно-емкостного фильтра позволяет избежать попадания опасных потенциалов в низковольтную сеть при высоких частотах срабатывания генератора. Это позволяет использовать такой генератор для получения импульсов большой длительности (микро- и миллисекундных) с частотами повторения в сотни герц. Таким образом, предлагаемый импульсно-периодический высоковольтный генератор обеспечивает получение на нагрузке импульсов высокого напряжения с предельными для зарядной цепи и коммутаторов частотами повторения импульсов, повышение к.п.д. устройства и расширение области применения высоковольтных генераторов с умножением напряжения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.