[發明專利]一種LTD模塊及提高其內部支路放電同步性的電路

在審

• 申請號: 202110598855.9
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113411071A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 蔣吉昊;趙越;周良驥;李逢
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: H03K3/53
• 分類號: H03K3/53;H02M9/04
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

本發明公開了一種LTD模塊及提高其內部支路放電同步性的電路，本發明的電路包括N個Brick支路，且N個Brick支路串聯連接后通過LTD模塊磁芯與次級負載耦合連接。本發明的LTD模塊采用串聯自同步連接結構，利用LTD模塊磁芯實現模塊支路輸出電壓隔離，從而降低其他模塊開關導通建立時間和抖動，減小由此引起開關抖動引起的輸出脈沖前沿變緩的效應。

技術領域

本發明屬于脈沖功率源技術領域，具體涉及一種LTD模塊及提高其內部支 路放電同步性的電路。

背景技術

脈沖功率源可以用于產生X射線、超高溫度和壓強，在工業和國防領域有 著廣泛的應用。近年來提出的快直線變壓驅動源，是一種結構緊湊、能量利用 效率較高的驅動源技術。

Kim等人提出的LTD技術與傳統的多級壓縮技術不同，它直接將模塊產生 的多個小功率電脈沖進行時間和空間的合成，獲得高電壓、大電流的電脈沖。 通常的LTD技術驅動器從上至下分為：裝置、支路、模塊。

直線變壓驅動源(Linear transformer driver,LTD)為高壓脈沖產生裝置，典 型的LTD驅動器源的基本單元是LTD模塊，每個LTD模塊由多個Brick支路(由 1個開關和2個電容器/1個電容器，如圖1所示由電容C(電容C是模塊內并聯 Brick的等效并聯電容)和開關S構成，多個Brick支路并聯后通過磁芯耦合將 能量傳輸到次級負載上。

當模塊含有N個參數相同的Brick時，開關導通后每個Brick導通電流為I_B。 LTD模塊內部磁芯是環形的，Brick并聯輸出與次級是單匝的，且磁耦合系數高 近似為1，Brick并聯輸出與次級的等效變比為1:1，即次級獲得的電流為N×I_B。 由于開關導通時間抖動以及開關之間的差異，導致LTD模塊中的多個開關導通 時間存在一定的分散性，這將引起模塊輸出的電脈沖前沿變緩。且典型的LTD 模塊中每個Brick支路的開關都需要一個觸發信號，以保證每個Brick將存儲能 量輸出。

具體如圖2所示的并聯連接結構的LTD模塊中Brick連接的電路連接原理 圖。模塊中Brick支路中電容器充電后，當Brick支路開關導通，并聯Brick支 路產生的電脈沖通過磁芯耦合(等效為1:1變壓器)傳輸到負載上。多個Brick 并聯輸出存在的主要缺點：①多個Brick的開關導通時間本身存在分散性，由于 Brick輸出端并聯在一起，先導通的Brick支路會在并聯輸出端產生幅值為V的 電壓，這將造成還未導通Brick開關上的電壓差由U₀變為U₀-V，導致開關的延 遲增大，從而進一步增大了Brick開關導通時間分散性。模塊內Brick開關導通 分散性，將導致模塊輸出電脈沖前沿變緩；②LTD模塊內部每個Brick的開關都 需要外部輸入的觸發信號，總體上需要的觸發信號多。

發明內容

為了解決現有LED模塊由于開關導通時間抖動以及開關之間的差異，從而 影響LED模塊輸出前沿的問題，本發明提供了解決上述問題的一種提高LTD模 塊內部支路放電同步性的電路，本發明通過改變LTD模塊內部Brick支路電路 連接方式，采用自同步連接方式使得所有Brick支路同時對次級負載放電，消除 多個開關導通時間分散性對LTD模塊輸出前沿的影響。

本發明通過下述技術方案實現：

一種提高LTD模塊內部支路放電同步性的電路，包括N個Brick支路，且 N個Brick支路串聯連接后通過LTD模塊磁芯與次級負載耦合連接。

優選的，本發明的Brick支路包括開關和電容器。

優選的，本發明的LTD模塊磁芯為環形磁芯。

優選的，本發明串聯連接的N個Brick支路纏繞所述LTD模塊磁芯上，共 有N圈，次級為單圈，LTD模塊內部電流與次級輸出電流比為1：N，則次級負 載獲得的電流為N×I_B；