基于电爆炸丝断路开关的方波脉冲功率源

为了改善电感储能脉冲功率源的输出波形,本文提出一种基于电爆炸金属丝断路开关的方波输出脉冲功率源。 该脉冲源以脉冲电容器为初始储能源,通过脉冲形成网络对电爆炸金属丝开关放电,当电流达到峰值附近时,电爆炸金 属丝开关断开,将能量切换到负载上。由于脉冲形成网络中电感电流不能突变,所以负载上能得到数倍于初始储能电容 充电电压的脉冲输出;由于脉冲形成网络中电容的续流作用,所以负载上能得到准方波脉冲输出.验证实验结果表明：在 1μF 初始充电电容充电32kV 时,在10Ω 负载上得到电压幅值83kV,半高宽279ns,90%平顶172ns 左右的脉冲输出,证 明了该原理的脉冲功率源可行性。     

多级谐振充电的Marx脉冲源研究

Marx发生器是一种经典的脉冲功率发生装置。为了更好地满足高电压、双极性高效率等实际使用需求，文中提出了多级谐振充电的Marx脉冲源，即利用串联谐振充电源与串心磁环变压器对Marx脉冲发生器分组充电。搭建两类对称结构多级谐振充电的Marx脉冲发生器并验证其性能，包括可变极性的单极性发生器和双极性脉冲发生器。电路由一组正极性的3路8级Marx和一组负极性的3路8级Marx组成，共48级。实验结果表明，可变极性的单极性Marx发生器可产生正极性或负极性电压幅值为30 kV的脉冲，双极性发生器可向空载和50 kΩ的阻性负载输出±10 kV的电压脉冲。通过FPGA(Field Program Gate Array)的信号控制可以将重复频率控制在1 Hz～1 kHz范围内调节，脉宽可在1～200μs范围内调节，脉冲前后沿为50 ns以内。正、负脉冲之间的弛豫时间为0.2～200.0μs。     

±60 kV三电极场畸变气体开关静态特性研究

在高功率脉冲Marx发生器中,气体开关具有连接储能器件与负载作用。文中为一种高能量输出、高频Marx发生器,设计了一种三电极场畸变气体开关。开关电极采用同轴结构,具有体积小、放电电流大和工作电压范围宽等优点;通过实验对不同气压和电极间距下场畸变气体开关电极静态特性进行了测试,实验结果表明,场畸变气体开关自击穿电压随SF6气压的增长从线性增长到非线性增长;工作电压范围随场畸变气体开关两主电极之间距离的增大而增大,最终趋于平缓;击穿电流和电压的分散性都随着工作气压的增大而增大。     

基于Marx发生器的紧凑型宽谱辐射源

采用Marx发生器作为脉冲功率源,用螺旋天线作为辐射系统,设计了一种紧凑型宽实验结果为:辐射场中心频率为171 MHz,2 m处最大辐射场为10.5 kV/m。谱辐射源,用于宽带天线技术研究。充电系统采用24 V锂电池逆变倍压产生几十kV的交流高压,给脉冲功率系统供电。10级Marx发生器设计为同轴结构,最大输出电压200 kV,整个Marx发生器尺寸为ф150 mm×550 mm。Marx发生器产生的脉冲经过辐射系统,最后通过螺旋天线辐射出去。     

电磁脉冲模拟器快前沿高压脉冲源设计

为给强电磁脉冲模拟器提供快前沿高电压能量以形成符合标准的强电磁脉冲环境,文章开展了对模拟器核心部件——700 kV高压双指数脉冲源的设计工作。基于Marx发生器和一级峰化技术,将脉冲压缩形成快前沿高压脉冲对天线负载放电,输出波形上升前沿小于2.5 ns,半高宽大于23 ns。通过电路仿真对比不同元件参数对脉冲源输出波形的影响,确定主要部件的参数设计目标后开展了高压脉冲源的设计和研制。详细介绍了脉冲源主要部件Marx发生器和峰化电路的设计过程、参数预估和测量情况,给出了脉冲源产生的双指数电压波形。试验结果表明,该快前沿高压脉冲源的输出波形满足设计指标,可以通过双锥天线在较大区域形成脉冲电场,用于强电磁脉冲环境模拟装置。     

一种紧凑型宽带高功率微波驱动源

为实现对传输线开关振荡器或振荡天线进行快速充电,以提高其耐压能力和产生高频振荡信号的能量效率,本文研制了一种基于Tesla变压器的电容储能型脉冲驱动源。本文首先介绍该驱动源的工作原理和运行过程,接着利用等效电路方法分析了关键电路参数对负载充电过程的影响,然后介绍该驱动源的具体工程设计,最后介绍该驱动源初步测试结果以及将其应用于变压器油在10 ns量级脉冲下击穿特性研究的实验情况。实验表明,输出火花开关在中储电容器充电电压为-191 kV导通时,通过电感对等效电容为15 pF的传输线充电电压峰值为-224 kV,电压上升时间约10 ns。研究结果表明本文研究的驱动源能够满足对传输线开关振荡器等电容负载进行快速充电至数百kV高压的应用需求。     

一种电磁脉冲辐射系统设计

提出一种电磁脉冲辐射系统设计方案,此系统由Marx发生器、短路-锐化组合开关型脉冲形成线和带低频补偿的高功率超宽带横向电磁波(TEM)喇叭天线组成.Marx发生器产生的单极脉冲经过短路-锐化组合开关型脉冲形成线锐化成双极脉冲,然后馈入天线进行辐射.仿真结果表明,在充电电压为10 kV时,电磁脉冲源可产生脉冲宽度1.41...     

绝缘老化试验高压脉冲发生器的研制

介绍一种绝缘老化试验高压脉冲发生器的研制。此高压脉冲发生器结构选择模块化串联结构,采用MOSFET作为发生器的开关元件,可输出空载上升沿小于120ns、电压峰峰值0—10kV的方波脉冲。     

MHz高压脉冲电源的研究

针对均匀放电、生物医疗等高频纳秒脉冲的应用需求,文中设计了一款基于射频MOSFET(Metal Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)的高重频高压脉冲电源。脉冲电源的控制信号由FPGA(Field Programmable Gate Array)提供,并通过光纤进行传输,经驱动芯片放大后同步触发每一级放电管。驱动芯片采用电源模块隔离供电的方式来提供不同的地电位。放电管采用RCD(Residual Current Device)吸收电路来改善开关时刻的瞬时工况。分析和研究了最后一级隔离电感对放电管电压波形、负载电压波形的影响,并对Marx电路做出了改进。实验结果表明,在1 kΩ纯阻性负载上,该电源可在1 MHz重复频率下输出上升沿为40 ns、半高宽为100 ns以及电压幅值为1.1 kV的纳秒脉冲。实验验证表明该电源能够在高频高压状态下稳定工作,满足设计要求。     

雪崩模式下的体结构GaAs光导开关

利用能量较低的脉冲激光二极管,在较高场强下触发GaAs光导开关,使其工作于雪崩模式,从而产生纳秒上升前沿的快脉冲电压。GaAs光导开关采用垂直体结构设计,芯片厚度为2 mm,电极形状分别为圆环和圆面,触发光脉冲从圆环穿过。快脉冲产生由同轴Blumlein脉冲形成线完成。对基于GaAs光导开关的同轴Blumlein脉冲线进行了模拟仿真和实验,当充电电压超过8 kV(40 kV/cm)后,开关开始了雪崩工作模式。当充电电压约为15 kV(75 kV/cm)时,在50 Ω负载上获得了约11 kV的脉冲电压,实验波形与仿真波形一致。对开关抖动进行了测试,其测试结果显示开关充电电压对抖动影响很大,随着开关偏压增加,开关抖动减小,开关获得了最小抖动约700 ps。