一种新型的固态LC-Marx发生器

摘要

脉冲功率技术在国防和民用领域有广泛的应用,提高脉冲功率系统的使用寿命和长时间运行的稳定性是值得深入研究的重要方向.本文提出了一种基于可饱和脉冲变压器(Saturable Pulse Transformer,SPT)的固态LC-Marx发生器,可饱和脉冲变压器同时承担了以下三重功能:当初级回路放电时,其担当高压脉冲变压器的功能,将初级电压升高给LC-Marx发生器的电容器充电;当充电电压到达一定的值时,SPT磁芯饱和起到磁开关的作用,使第偶数个(或奇数个)电容器上的电压同步反转;在反转的过程中,SPT的次级线圈的饱和电感起到反转电感的作用.在没有反转时LC-Marx发生器输出电压很低,当电容器反转完成,理想情况下,Marx发生器的开路电压为各电容器上电压值之和.此种类型的LC-Marx发生器采用磁开关替代了气体开关,实现了Marx发生器的固态化,并且磁开关的饱和电感没有串联于放电回路中,从而使输出脉冲的上升前沿减小.此外,在输出端引入半导体断路开关(SOS),实现了ns级前沿脉冲产生.由于SPT担当了多重功能,使脉冲发生器的体积和重量减小,其结构更加紧凑.