[發(fā)明專(zhuān)利]一種二電極氣體開(kāi)關(guān)的Marx觸發(fā)器的輸出保護(hù)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910022925.5
• 申請(qǐng)日: 2009-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101588672A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊蘭均;杜修明;陳立;劉鵬;童金祿;袁均祥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H05B41/30
• 分類(lèi)號(hào): H05B41/30
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 惠文軒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大功率固體激光器氙燈泵浦的初級(jí)電源，特別涉及一種應(yīng)用 于大功率固體激光器氙燈泵浦的初級(jí)電源中的二電極氣體開(kāi)關(guān)的Marx觸發(fā) 器的輸出保護(hù)電路。

背景技術(shù)

在強(qiáng)激光氙燈泵浦的初級(jí)電源系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)負(fù)責(zé)將能量從儲(chǔ)能系統(tǒng)傳遞 到大功率脈沖氙燈負(fù)載，是整個(gè)初級(jí)電源系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。目前廣泛應(yīng)用的 開(kāi)關(guān)是引燃管，但隨著強(qiáng)激光初級(jí)電源系統(tǒng)向更大儲(chǔ)能的發(fā)展，引燃管的通 流能力已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需求，且自擊穿幾率較大，已不適合更大儲(chǔ)能的初級(jí)電 源系統(tǒng)對(duì)開(kāi)關(guān)的高可靠性要求。

二電極氣體開(kāi)關(guān)具有通流能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、工作穩(wěn)定、沒(méi)有重金屬汞污 染的優(yōu)點(diǎn)。二電極氣體開(kāi)關(guān)在工作過(guò)程中需要一個(gè)幅值高、前沿陡的觸發(fā)脈 沖電壓擊穿氣體開(kāi)關(guān)的電極間隙使開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。

在大電流通過(guò)脈沖氙燈時(shí)，為了防止由于電流上升速率過(guò)快而導(dǎo)致氙燈 被損壞，需采用一個(gè)預(yù)電離脈沖電壓先擊穿脈沖氙燈的長(zhǎng)氣體間隙，在脈沖 氙燈中產(chǎn)生高電導(dǎo)的等離子體，為幾百微秒后的大脈沖電流做好準(zhǔn)備，增加 預(yù)電離過(guò)程后，脈沖氙燈在通過(guò)大電流時(shí)的可靠性和壽命得以提高，另一方 面如果沒(méi)有預(yù)電離過(guò)程，脈沖氙燈存在導(dǎo)通延時(shí)，增加預(yù)電離過(guò)程后，脈沖 氙燈的導(dǎo)通延時(shí)幾乎不存在，預(yù)電離產(chǎn)生的等離子體使得脈沖氙燈后續(xù)放電 穩(wěn)定，多只脈沖氙燈放電的同步性增強(qiáng)，提高了激光放大器的效率。圖1所示 為未采用預(yù)電離技術(shù)的二電極氣體開(kāi)關(guān)大功率固體激光器初級(jí)電源的常用電 路，其中Marx觸發(fā)器作為二電極氣體開(kāi)關(guān)點(diǎn)火導(dǎo)通的觸發(fā)器。

采用預(yù)電離技術(shù)可以大大提高大功率脈沖氙燈工作的可靠性和壽命，但 是在預(yù)電離脈沖的作用下如果不采取隔離措施，如圖1所示，虛框內(nèi)為產(chǎn)生預(yù) 電離脈沖的電源，增加預(yù)電離脈沖后，由于預(yù)電離脈沖是一個(gè)幅值40kV左右， 上升前沿us級(jí)別的正脈沖，將直接作用在Marx觸發(fā)器輸出端，Marx觸發(fā)器電 路圖如圖2所示，其正常工作時(shí)充13kV左右正向直流高壓，當(dāng)正的預(yù)電離脈 沖通過(guò)隔直電容后，由于電容電壓不能突變，最后一級(jí)球隙將瞬時(shí)承受50kV 以上的高壓脈沖而直接擊穿，同理球隙將依次反向順序擊穿，高壓快Marx發(fā) 生器反向?qū)ê髮⒊霈F(xiàn)誤動(dòng)作而輸出高壓脈沖，導(dǎo)致二電極氣體開(kāi)關(guān)被誤觸 發(fā)，從而使預(yù)電離脈沖與主回路脈沖同時(shí)加在脈沖氙燈上，脈沖氙燈必然爆 炸，因此必須采取相應(yīng)的隔離預(yù)電離脈沖的保護(hù)電路，以保證二電極氣體開(kāi) 關(guān)觸發(fā)過(guò)程與脈沖氙燈的預(yù)電離過(guò)程相互正常配合，也就是增加主放電對(duì)預(yù) 電離脈沖的延遲時(shí)間，使得在主放電氣體開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，大功率脈沖氙燈仍維 持導(dǎo)通，而預(yù)電離開(kāi)關(guān)已斷開(kāi)，這樣預(yù)電離支路電容器不會(huì)發(fā)生被反向充電 的振蕩，大電流驅(qū)動(dòng)的脈沖氙燈可靠運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的二電極氣體開(kāi)關(guān)在工作過(guò)程中MARX觸發(fā)器可能出現(xiàn)的 誤動(dòng)作及可靠性不高的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種二電極氣體開(kāi)關(guān)的 Marx觸發(fā)器的輸出保護(hù)電路，采用該輸出保護(hù)電路，能有效將預(yù)電離脈沖與 Marx觸發(fā)器隔離，保證MARX觸發(fā)器低的誤動(dòng)作概率及高的工作可靠性。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種二電極氣體開(kāi)關(guān)的Marx觸發(fā)器的輸出保護(hù)電路，其特征在于，包 括：泄放電阻，連接在Marx觸發(fā)器的輸出端和二電極氣體開(kāi)關(guān)的陰極端之 間的串聯(lián)的隔直電容和放電間隙，所述泄放電阻的一端連接在隔離電容和放 電間隙的公共節(jié)點(diǎn)，另一端連接在隔離電容的另一端或者直接接地。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：

所述隔直電容的另一端通過(guò)諧振電感連接在二電極氣體開(kāi)關(guān)的陰極端， 放電間隙的另一端連接在Marx觸發(fā)器的輸出端。

所述放電間隙的另一端通過(guò)諧振電感連接在二電極氣體開(kāi)關(guān)的陰極端， 隔直電容的另一端連接在Marx觸發(fā)器的輸出端。

本發(fā)明二電極氣體開(kāi)關(guān)的Marx觸發(fā)器的輸出保護(hù)電路與現(xiàn)有技術(shù)相比， 具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、采用該Marx觸發(fā)器觸發(fā)二電極氣體開(kāi)關(guān)的保護(hù)電路，可使得主放電回 路氣體開(kāi)關(guān)的Marx觸發(fā)器不受預(yù)電離脈沖電壓的影響而誤輸出高壓脈沖， 以保證二電極氣體開(kāi)關(guān)觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)刻滯后于氙燈的預(yù)電離時(shí)刻幾十至幾百微 秒，并且滯后的時(shí)間長(zhǎng)短是可控制的，從而確保大電流驅(qū)動(dòng)的脈沖氙燈可靠 運(yùn)行；