Генератор високовольтних імпульсів

ДЛЯ СЛУЖЕБНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ ЗКЗСОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН о (51) 4 Н 0 3 К 3 / 5 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ VI ОТНРЬГГИЯМ ПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ї -• - ' • . • . • _ •'.-• (22) 23.U9.8V (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) Ю.С.Денищик, В.С.Эссельбах и С.С.Денищик (53) 621.373 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1018577, кл. Н 03 К 3/51, 1983. Белостоцкнй Б.Р. и др. Основы лазерной техники. - М.: Советское радио, 197-2, с. 161, 162. (54) ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСОВ ной технике и может быть использовано для управления электрооптическими затворами в лазерных системах. Цель изобретения ' расширение области применения генератора высоковольтных импульсов за счет формирования импульсов различной формы. Генератор состоит из четырех последовательных цепей, соединенных между собой в параллель и содержащих емкостные накопители 1, 4, коммутаторы 2, 5, 7, токоограничивающие резисторы 3, 6, 8, 10, конденсатор 9, и нагрузочного резистора 11. Блоки управления ком- * . мутаторами содержат элементы 12-27, (57) Изобретение относится к импульс 3 3,П. (21) «07789/24-21 ф-ЛЫ, 2 ИЛ. : ; . ,, . , .. СП с 33-89 15U7 179 Изобретение относится к технике 27. На фиг.1 показана полярность выгенерирования высоковольтных импульводов зарядных устройств 21 и 22, а сов наносекундного и микросекундного также обозначены катодные К и аноддиапазонов длительностей и может ные А выводы коммутаторов 2, 5 и 7. быть использовано для управления Работа генератора в соответствии электрооптическими затворами в лазерс принципиальной схемой, приведенных системах различного назначения. ной на фиг.1, заключается в следующем. Целью изобретения является расширение области применения генератора 10 Накопитель 1 заряжается от заряд~ высоковольтных импульсов за счет ного устройства 21 до напряжения формирования импульсов различной U|, а накопитель 4 - от зарядного формы. устройства 22 до напряжения U* > U 4 . На фиг.1 приведена принципиальная При поступлении от синхронизатора схема генератора высоковольтных им- 15 27 первого импульса запуска на устпульсов; на фиг.2 - конструкция геройство 18 управления высоковольтнератора высоковольтных импульсов. ным импульсом от трансформатора 15 запускается трансформатор 2. НакопиГенератор содержит первую послетель 1 разряжается через коммутатор довательную цепь, состоящую из емкостного накопителя 1, коммутатора 2 20 2 и токоограничивающии резистор 3 на нагрузочный резистор 11. Форма и токоограничивающего резистора 3, импульса на этом резисторе экспоненвторую последовательную цепь, сосциальная с * крутым передним фронтом. • тоящую из накопителя 4 коммутатора » Длительность экспоненты определяется 5 и токоограничивающего резистора емкостью накопителя 1 и величинами 6. Эти две цепи соединены параллельрезисторов 3 и 11. Затем от синхроно между собой и с третьей цепью, низатора 27 поступает второй импульс состоящей из коммутатора 7 и токозапуска на устройство 19 управления, ограничивающего резистора 8. Четвери высоковольтным импульсом от транстая последовательная цепь соединена параллельно с предыдущими и состоит 30 форматора 16 запускается коммутатор 5. При этом к накопителю 4 подсоедииз конденсатора 9 и токоограничиваю,няется через коммутатор 5 и токощего резистора 10. Ко всем послеограничивающии резистор 6 нагрузочдовательным цепям параллельно подный резистор 11. Если к этому резисключен нагрузочный резистор 11. К тору подключен коаксиальный кабель управляющим электродам коммутаторов 26, то на его разомкнутом конце фор2,5 и 7 подключены через развязываюмируется перепад напряжения с нанощие по постоянному току накопительные секундным фронтом. Длительность это'конденсаторы 12, 13 и 14 выводы втого фронта определяется в основном ричных обмоток импульсных трансформаскоростью срабатывания коммутатора торов 15, 16 и 17 устройств 18, 19 д 5. Амплитуда импульса с наносекундо и 20 управления коммутаторами 2, 5 ным фронтом спадает по экспоненте, и 7. К накопителям 1 и 4 энергии начиная от величины, близкой к велиПодключены зарядные устройства 21 и чине напряжения, до которого был 22 с регулируемым выходным напряжепредварительно заряжен накопитель 4. нием. Резисторы 23, 24 и 25 включены Таким образом, на фоне первого имдля выравнивания потенциалов катопульса формируется ступень.. Сопродов и управляющих электродов каждого тивление резистора 6 при формировании из коммутаторов 2, 5 и 7, что предонаносекундного перепада должно быть твращает их произвольное срабатываравным волновому сопротивлению кабение. Эти элементы традиционны для 50 ля 26, а сопротивление резистора 3 схем с использованием тркгатронных должно быть значительно большим, искровых разрядников. К нагрузочному например на порядок, для исключения резистору 11 при эксплуатации подшунтирования нагрузочного резистора ключается коаксиальный кабель 26, 11 с кабелем 26, так как коммутатор при помощи которого формируемый им5 включается при запущенном коммутапульс может быть подай на электро55 торе 2. После поступления от синхрооптический затвор лазера, а к устройнизатора 27 третьего импульса на ствам 18, 19 и 20 управления коммуустройство 20 управления высоковольттаторами подключается синхронизатор 3 5 15071 79 * ным импульсом от трансформатора 17 го узла, состоящего из коммутатора запускается коммутатор 7. Параллель41 третьей последовательной цепи и но нагрузочному резистору 11 подконденсатора 42 четвертой цепи, имеюключается резистор 8 и образует дес щих между собой резьбовое соединение, лители напряжения с резисторами 3 аналогичное выполненным в конструки 6. Напряжение на нагрузочном резисции первого узла. Между цилиндричесторе 11 резко уменьшается и длительким выводом конденсатора 42 и анодность этого перепада зависит от в е ным выводом коммутатора 41 зажата личины токоограничивакяцего резисто— Ю электрически соединенная с ними токора 8. При сопротивлении резистора 8, проводящая прямоугольная пластина на порядок меньшем волнового сопро43, поверхности которой параллельны тивления кабеля, длительность перепаоси симметрии первого узла. Катодный да напряжения составляет величину вывод 33 коммутатора первой последов единицы наносекунд и он может быть 15 вательной цепи и катодный вывод комиспользован для управления электромутатора 39 второй последовательной оптическим затвором лазера. цепи электрически соединены через принадлежащие этим же цепям соответсЗапуск коммутатора 2 осуществлятвенно токоограничивающие резистоется следующим образом. ры 44 и 45 с пластиной 43. Пластина Высоковольтный импульс от транс20 43 соединена также через нагрузочный форматора 15 прикладывается к упрезистор 46 с токолроводящей шпильравляющему электроду через накопикой 40, которая, в свою очередь, тельный конденсатор 12 и к катоду соединена через токоограничивающий через токоограничивающий резистор резистор 47 с катодным выводом Ком10, конденсатор 9 и резистрр 3. Ком- 25 мутатора 41 и через токоограничиваюмутатор 5 запускается аналогично, щий резистор 48 с цилиндрическим выа коммутатор 7 - по цепи, состоящей водом конденсатора 42 при помощи из вторичной обмотки трансформатора лепестка 49 и винта 50. Резистор 47 17, конденсатора 14 и резистора 8. и коммутатор 41 - элементы третьей Генератор (фиг.2) содержит нако30 последовательной цепи, а резистор питель энергии первой последователь48 и конденсатор 42 - второй. Таким ной цепи, состоящей из керамического образом, получается, что верхнему диска 28, обкладок 29, 30 и цилиндгоризонтальному проводу принципиальрических выводов 31, 32, имеющих ной схемы генератора, приведенной соосные отверстия с резьбой. Ком35 на фиг.Т, соответствует токопроводямутатор первой последовательной цещая пластина 43 на фиг.2, а нижнему пи состоит из катода с выводом 33 проэоду этой же схемы, имеющему соеи расположенного коаксиально с ним динение с корпусом устройства, соотуправляющего электрода с-выводом ветствует токопроводящая шпилька 34, изолированного керамической 40 на фиг.2 о Вторичные обмотки транс.втулкой 35, а также анода с выводом форматоров 15, 16, 17, изображенных 36, имеющего штырь с резьбой, при на фиг.1, подключаются одними выводапомощи которого коммутатор соединен ми к токопроводящей шпильке 40, а с выводом 31 накопителя энергии. другими выводами через развязывающие Анодный 36 и катодный 33 выводы изопо постоянному току конденсаторы 12, 45 13, 14 (фиг.1) к управляющему элеклированы друг от друга при помощи і керамической шайбы 37. Коммутатор троду коммутатора первой последоватригатронного типа. тельной цепи и к управляющим электродам коммутаторов 39 к 41 второй Накопитель 38 энергии второй и третьей последовательных цепей. последовательной цепи соединен одКоаксиальный кабель для соединения ннм выводом с анодным выводом комс электрооптическим затвором лазера мутатора 39, принадлежащего этой же подключается параллельно нагрузочцепи, а другим выводом с выводом 31 ному резистору 46, оплеткой - к тонакопителя первой цепи при помощи копроводящей шпильке 40. токопроводящей шпильки 40 с резьбой 55 на концах. Перечисленные элементы Зарядные устройства 21 и 22 конструктивно образуют первый узел (фиг.1) подключаются выводами отриустройства, ось симметрии -которого перпендикулярна оси симметрии второцательной полярности к токопроводя 1507179 щей шпильке 40, а выводами положичи$ тельной полярности к выводу 31 накопителя первой последовательной ц е пи и к выводу н а к о п и т с я 38 второй последовательной цепи Е соединенному с анодом коммутатора 39. 8 нагрузочного резистора, с токоограничивающим резистором четвертой последовательной цепи, к входэм устройств управления подключены соответствующие выводы синхронизатора. 2. Генератор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что устройство Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я управления содержит последовательно 10 соединенные формирователь импульсов. і импульсный трансформатор и раздели1. Генератор высоковольтных имтельный конденсатор, при этом вход пульсов, содержащий два емкостных формирователя импульсов соединен с накопителя энергии с зарядными устВходом устройства управления, а выройствами, управляемый коммутатор 15 ход - с второй обкладкой накопительтригатрончого типа, соединенный в ного конденсатора. первую последовательную цепь с гер~ 3. Генератор п о п . 1 , о т л и ч а вым емкостным накопителем энергии, ю щ и й с я тем, что, с целью уменьс устройством управления, выход кошения индуктивности, емкостные наторого подсоединен к управляющему 20 копятели энергии первых двух послеэлектроду коммутатора, а также нагдовательных цепей выполнены в виде рузочный резистор, о т л и ч а дисковых конденсаторов с осевыми выю щ и й с я тем г что, с целью расводами и размещены вместе с коммуташирения области применения генерато• торами таким образом, что имеют обра высоковольтных импульсов за счет формирования импульсов различной фор . 25 щую ось симметрии, проходящую через центры выводов емкостных накопителей мы, в генератор введены вторая, энергии и через центры торцов цилиндтретья и четвертая последовательные рических электродов коммутаторов, цепи, соединенные параллельно между катодные вызоды которых с коаксиальсобой, с первой последоваггпьноя цепь1!'' и нагрузочным резистором, при- 30 но расположенными выводами управляючем s первую последовательную цепк щих эпектродов обращены в противок катоду управляемого коммутатора положные стороны, коммутатор третьей подсоединен Тіжоогранпчнвающий резне последовательной цепи и конденсатор тор, во второй последовательной цечетвертой цепи образуют узел с осью пи к второму емкостному накопитспю -; симметрии, проходящей через центры >энергии подсоединен анодный вывод ссевых выводов конденсатора и цилинд•дополнительного управляемого коммурических электродов коммутатора^ и татора с устройством управленияj к этот узел размещен так, что его O C D катоду коммутатора подсоединен токосимметрии перпендикулярна оси симограничивающкй резистор, третья пос- , 0 метрии элементов первых двух пос1 ледовательная цепь состоит из то*соледовательных Цепей и параллельна огрэничявагощего резистора, подсоедиосям токоограничивзюгдих и нагрузочненного к катоду второго дополниного резисторов, проходящих через тельного управляемо} о коммутатора с центры их выводов, а электрические устройством управления, четвертая АС соединения элементов генератора ьоследорательная цепь состоит из обеспгчиваются цластииой, располотокоограничивающего резистора и коиженной между коммутатором третьей дексатгрз^ при этом ^дин KJ В Ы В О Д О В и конденсатором четвертой последоэтого конденсатора соединен с токовательных цепей, плоскости которых ограничивающгїми резисторами первых параллельны оси симметрии элементов 'двух последовательных цепей, с одним первых двук последовательных цепей из выводов нагрузочного резистора и и перпендикулярны осям токоограничианодным выводом коммутатора третьей вающцх и нагрузочного резисторов^ последовательной цепи, второй вывод а также оси симметрии узла, состоятокоограничивающего резистора трещего из элементов третьей и четвертьей последовательной цепи соединен 55 той последоьательных цепей. с вторыми обкладками емкостных на4. Генератор по п . 1 ^ о т л и копителей энергии первых двух послеч а ю щ и й с я тем» что, с цел ыа довательных цепей, с другим выводом Обострения фрОКТОВ, ИМПуЯЬСЬі СОПрО" 1507179 тивления токоограничивающих резисторов первых двух последовательных цепей отличаются между собой по величине на порядок, и величина меньшего из них равна волновому сопротивлению разомкнутого на конце коаксиального кабеля, подключенного началом к нагруэочному резистору, а величина токоограничивающего резистора третьей последовательной цепи на порядок меньше волнового сопротивления этого кабеля. 39 Фи її Составитель Р.Музафаров Редактор Т.Юрчикова Техред М.Цидык Корректор И.Муска Заказ 1703/ДСП Тиї>аж 651 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб/, д. 4/5 іПроизводственко-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул