[發明專利]一種二電極氣體開關用Marx觸發器

有效

• 申請號: 200910219093.6
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN101715269A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 楊蘭均;杜修明;童金祿;劉鵬;趙宏博;李良書
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H05B41/30
• 分類號: H05B41/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 惠文軒

技術領域

本發明涉及大功率固體激光器氙燈泵浦的初級電源，特別涉及一種二電 極氣體開關用Marx觸發器，適用于大功率固體激光器氙燈泵浦的初級電源系 統。

背景技術

在大功率固體激光器氙燈泵浦的初級電源系統中，二電極氣體開關負責 將能量從能源組件傳遞到大功率脈沖氙燈負載，二電極氣體開關用Marx觸發 器(一般也稱Marx發生器，本發明中因用來觸發二電極氣體開關，故稱為Marx 觸發器)是整個初級電源系統的關鍵部件之一。為了提高初級電源系統的輸 出總能量，通常采用多臺能源組件并聯同步運行，由于能源組件對氙燈放電 是一個瞬態快速過程，基于能量集中的原則，多臺能源組件并聯運行對整個 二電極氣體開關系統的同步性和時間抖動有一定要求，且要求開關系統的可 靠性和穩定性均很高。

二電極氣體開關通常的工作電壓選在其自擊穿電壓的40％～60％，以保證 自閃概率低，穩定性高；由于大功率氙燈負載決定了二電極氣體開關的工作 電壓較高(約20kV)，其自擊穿電壓對應更高(約40kV)，考慮一定的觸發裕 度，二電極氣體開關的觸發脈沖幅值要求更高；同時，為了減小二電極氣體 開關的擊穿時間抖動，要求Marx觸發器的觸發脈沖的上升前沿也很陡峭。

Marx觸發器不僅需要產生快前沿、高幅值的觸發脈沖以保證二電極氣體 開關的可靠擊穿而且抖動小，而Marx觸發器自身的建立時間抖動(Marx觸發 器從第一對觸發間隙被觸發點火之后，到最后一級火花間隙擊穿輸出高壓脈 沖所需要的時間稱為Marx觸發器的建立時間，建立時間的分散性稱為建立時 間抖動)也對整個氣體開關系統的同步性和時間抖動有很大的影響。一方面 Marx觸發器建立時間抖動隨其工作欠壓比的提高而減小，另一方面欠壓比提 高后必然導致自擊穿概率增大，系統可靠性降低；因此，要求二電極氣體開 關用Marx觸發器工作在較低的欠壓比下，且建立時間抖動小，這樣傳統的單 級觸發的Marx觸發器便不能滿足需求，需要采取改進措施來保證Marx觸發器 的同步性和可靠性來滿足氣體開關系統。

Marx觸發器實際應用電路詳細參見專利申請號為200910022925.5的《一 種二電極氣體開關的Marx觸發器的輸出保護電路》；由于Marx觸發器輸出端接 在二電極氣體開關和磁開關之間的公共節點上，磁開關的伏秒量滿足Marx觸 發器觸發脈沖觸發二電極氣體開關之前不飽和，在二電極氣體開關觸發導通 之后，主儲能單元向氙燈負放電時磁開關迅速飽和導通，而此時Marx觸發器 內部間隙尚未熄弧，由于主儲能單元的容量很大，短時間內相當于在Marx觸 發器輸出端反向施加一個恒壓源，此時由于隔離間隙處于導通狀態，且Marx 觸發器最后一級儲能電容對外殼電位最高，一旦此處絕緣出現故障，發生對 外殼(即地電位)擊穿，主儲能單元將直接對地放電，電流過大可能導致能 源組件中的主儲能單元發生嚴重故障，雖然此故障現象出現概率很低，但危 害很大，因此有必要采取保護措施防止這種故障現象的出現。

發明內容

本發明的目的在于提供一種二電極氣體開關用Marx觸發器，能夠使Marx 觸發器工作在較低的欠壓比下，其建立時間抖動小以保證氣體開關系統在大 功率固體激光器氙燈泵浦的初級電源中工程應用時的可靠性、安全性與同步 性。

為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的。

一種二電極氣體開關用Marx觸發器，包括同軸金屬密封筒，位于同軸金 屬密封筒中央的絕緣板，設置在絕緣板上具有多級的被動觸發間隙的觸發電 路和具有多級的自擊穿間隙的升壓電路；所述觸發電路的輸入端分別接入高 壓直流和觸發信號，觸發電路的輸出端連接升壓電路的輸入端，升壓電路的 輸出端輸出二電極氣體開關用觸發脈沖；其特征在于，在同軸金屬密封筒內 設置有隔離間隙、隔直電容、泄放電阻；所述升壓電路的輸出端依次串聯隔 離間隙、隔直電容后，向同軸金屬密封筒外輸出二電極氣體開關用觸發脈沖， 所述隔離間隙和隔直電容的公共節點處連接一個用于釋放隔直電容殘壓的泄 放電阻。

本發明的進一步改進和特點在于：

(1)所述被動觸發間隙的第一級的兩側并聯有一輔助放電電容。

(2)所述被動觸發間隙、自擊穿間隙、隔離間隙位于同一中心線上。

(3)所述泄放電阻的一端電連接所述隔離間隙和隔直電容的公共節點， 其另一端電連接所述同軸金屬密封筒的筒壁。