[發明專利]一種用于多路Trigatron氣體開關的同步觸發電路

有效

• 申請號: 201710908429.4
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107681995B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 楊蘭均;劉帥;李博睿
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H03K3/55
• 分類號: H03K3/55;H02M9/04;H02M9/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種用于多路Trigatron氣體開關的同步觸發電路，包括高壓直流電源、充電電阻、球隙、脈沖變壓器、N個放電電阻及N個儲能電容，其中，Trigatron氣體開關的數目為N個，該同步觸發電路具有電壓前沿快、電壓前沿幅值高、放電電流大、電流上升率高及能量利用率高的特點，并且能夠實現多個Trigatron氣體開關的同步觸發。

技術領域

本發明屬于脈沖功率大電流氣體開關同步觸發技術領域，涉及一種用于多路Trigatron氣體開關的同步觸發電路。

背景技術

Trigatron氣體開關是大型脈沖功率電源裝置中的核心部件，其性能直接影響著脈沖功率電源的輸出。在大型的脈沖功率電源裝置中，經常需要多臺氣體開關同步工作，這就對Trigatron氣體開關的延時、抖動、自放電概率、同步觸發等特性提出了更高的要求。

Trigatron氣體開關多采用脈沖變壓器進行觸發，其工作過程為觸發極首先與對面高壓電極擊穿，此后觸發極再與臨近地電極擊穿，形成快放電過程，但存在開關工作系數高、工作范圍窄、自放電概率高的缺點。為了保證氣體開關獲得低的自放電概率，氣體開關工作系數一般應較低，當采用脈沖變壓器進行觸發，觸發極先與臨近地電極擊穿形成火花放電，在等離子體作用下加速開關間隙達到臨界擊穿條件，但擊穿延時和抖動較大，觸發特性受觸發脈沖能量影響較大。傳統應用的脈沖變壓器型觸發器受回路效率和變壓器自身飽和特性的影響，觸發能量有限，而近年研究的利用高電壓和大電流的合成電路(引用專利《一種用于觸發Trigatron氣體開關的觸發器》，授權公告號CN 103248264 B)克服了傳統的觸發器輸出能量不足的缺陷，大電流產生等離子體噴射，大幅降低了氣體開關的工作系數和自放電概率，但電流源直接并接在氣體開關觸發間隙兩端，為了保證不發生誤觸發，其充電電壓較低，同時由于回路中磁開關的存在，導致放電電流幅值較低、脈寬較長，工作系數和延時抖動仍難以滿足多路開關同步觸發的要求。而基于脈沖變壓器形成快放電過程觸發多路Trigatron氣體開關的觸發電路，存在開關工作系數高、工作范圍窄、自放電概率高的缺點，因此，亟需設計一種結構簡單、成本低、電壓前沿快、幅值高、放電電流大、電流上升率高、能量利用效率高的用于多臺Trigatron氣體開關同步觸發電路。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種用于多路Trigatron氣體開關的同步觸發電路，該同步觸發電路具有電壓前沿快、電壓前沿幅值高、放電電流大、電流上升率高及能量利用率高的特點，并且能夠實現多個Trigatron氣體開關的同步觸發。

為達到上述目的，本發明所述的用于多路Trigatron氣體開關的同步觸發電路包括高壓直流電源、充電電阻、球隙、脈沖變壓器、N個放電電阻及N個儲能電容，其中，Trigatron氣體開關的數目為N個；

高壓直流電源的正極與充電電阻的一端相連接，充電電阻的另一端與球隙的高壓電極及各儲能電容的一端相連接，其中，第i個儲能電容的另一端與第i個Trigatron氣體開關的觸發電極相連接，脈沖變壓器副邊繞組的一端與球隙的觸發端相連接，高壓直流電源的負極與球隙的地電極、脈沖變壓器副邊繞組的另一端、各放電電阻的一端及各Trigatron氣體開關的低壓電極相連接，第i個放電電阻的另一端與第i個Trigatron氣體開關的觸發電極相連接，N大于等于2，1≤i≤N。

各儲能電容的電容量為5nF～10μF，充電電阻的阻值為100kΩ～100MΩ，各放電電阻的阻值為100Ω～10kΩ。

先對儲能電容進行充電，脈沖變壓器輸出脈沖高壓使球隙擊穿，球隙的高壓電極由高電位轉變為地電位，儲能電容上與Trigatron氣體開關相連接的一端由地電位轉變為高電位，通過儲能電容向放電電阻進行放電，從而使脈沖高壓作用于Trigatron氣體開關的觸發電極及低壓電極，使Trigatron氣體開關的觸發間隙擊穿，進而使放電電阻被短路，儲能電容直接向Trigatron氣體開關的觸發間隙放電，以形成等離子體噴射，從而使觸發Trigatron氣體開關導通。