自取能触发器的制造方法
【专利摘要】一种用于脉冲功率放电开关触发的自取能触发器，由第一电感、稳压管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、电源芯片、脉冲变压器、第三电容、第四电容、晶闸管、第一三极管、第二三极管和光纤探头构成，本发明的运行电位同放电开关，其只接收外部光触发信号，从根本上解决传统触发器存在问题，有利于提高脉冲功率设备运行的可靠性和安全性。
【专利说明】自取能触发器
【技术领域】
[0001]本发明涉及放电开关触发装置，特别是一种自取能触发器，用于惯性约束核聚变装置等脉冲功率放电开关触发，所述的放电开关可以是气体开关、引燃管开关或者固体开关等脉冲功率技术中储能器件的放电开关。
技术背景
[0002]美国国家点火实验室(Nat1nal Ignit1n Facility，简称为NIF)研制的激光惯性约束核聚变(Inertial confinement fus1n，简称为ICF)装置，其脉冲功率电源系统采用充气开关，该开关的触发装置由充电机供电，其能量直接取自电网。目前国内的大型ICF装置脉冲电源的放电开关触发器供电同样取自电网，该放电开关的可靠触发是整个ICF系统可靠运行的关键。传统的触发器是从电网供电，220V电源线穿入脉冲成形网络(Pluse-forming Network，简称为PFN)，在PFN发生灾难性失效时，存在最大达2MJ能量以高电压大电流的方式通过触发器回灌入电网的可能性，给设备安全和人身安全带来极大的隐患。PFN正常工作时，对传统触发器的供电要求抗干扰能力强，从而降低误触发的风险。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种用于脉冲功率放电开关触发的自取能触发器，该触发器的运行电位同放电开关，只接收外部光触发信号，从根本上解决传统触发器存在的问题，有利于提高脉冲功率设备运行的可靠性和安全性。
[0004]本发明的技术解决方案如下:
[0005]一种自取能触发器，其特点在于由第一电感、稳压管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、电源芯片、脉冲变压器、第三电容、第四电容、晶闸管、第一三极管、第二三极管和光纤探头构成:
[0006]所述的第一电阻和第三二极管串联后与所述的第一电感并联，该第一电感与第一电阻相连的一端与第一二极管的正极相连并构成本触发器的第I端口；
[0007]所述的第一电感的另一端和第三二极管的正极与所述的稳压管的负极和第二二极管的正极形成节点，第二二极管的负极与第二电容和电源芯片的I引脚相连，该电源芯片的2引脚与第二电容的另一端相连，电源芯片的3引脚接+5V电压为本触发器供电，所述的第一二极管的负极连接所述的第一电容的一端和脉冲变压器初级的一端形成节点，该第一电容的另一端与第一三极管的发射极、所述的晶闸管的负极、光纤探头的3引脚、第三电容的一端、电源芯片的2引脚、第二电容的另一端和稳压管的正极相连成节点并构成本触发器的第4端口；
[0008]所述的晶闸管的正极与所述的脉冲变压器初级的另一端相连，该脉冲变压器的次级的两端为本触发器的第2端口、第5端口 ；
[0009]所述的光纤探头为本触发器的第3端口，所述的光纤探头的2引脚接+5V电源和第三电容的另一端，光纤探头的7引脚通过第四电容接+5V电源，6引脚通过第二电阻接+5V电源，所述的光纤探头的6引脚接第一三极管的基极，第一三极管的集电极连接到第三电阻的一端和第二三极管的基极，所述的第三电阻的另一端接+5V电源，第二三极管的集电极接+5V电源，第二三极管的发射极经第四电阻接所述的晶闸管的触发极。
[0010]本发明的技术效果:
[0011]1.本发明触发器的运行电位同放电开关，从高电压回路直接取能，不影响电网，也不受电网影响；
[0012]2.本发明触发器与PFN外部连接只有光纤触发信号，只接收外部光触发信号，从根本上解决传统触发器存在问题，有利于提高脉冲功率设备运行的可靠性和安全性；
[0013]3.在充电15秒后可以触发；
[0014]4.在充电机停止充电20秒内，能可靠触发。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明自取能触发器电路图；
[0016]图2为采用本发明自取能触发器的脉冲放电回路图；
[0017]图中:L1 一第一电感，DWl —稳压管，Dl —第一二极管、D2 —第二二极管、D3 —第三二极管，Cl 一第一电容、C2 —第二电容、C3 —第三电容、C4 一第四电容，Rl —第一电阻、R2 —第二电阻、R3 一第三电阻、R4 一第四电阻、Ql 一晶闸管、Q2 一第一三极管、Q3 —第2三极管，L7805CV —电源芯片，Tl 一脉冲变压器，Ul 一光纤接头；
[0018]图2中T为自取能触发器、S为脉冲功率开关、C为第五电容、L为第二电感。数字
1、2、3、4、5、6、7为电路节点，其中1、2、3、4、5为自取能触发器的端口。
【具体实施方式】
[0019]图1为本发明自取能触发器电路图，由图可见，本发明自取能触发器，由第一电感L1、稳压管DW1、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容Cl、第二电容C2、电源芯片L7805CV、脉冲变压器Tl、第三电容C3、第四电容C4、晶闸管Ql、第一三极管Q2、第二三极管Q3和光纤探头Ul构成，
[0020]所述的第一电阻Rl和第三二极管D3串联后与所述的第一电感LI并联，该第一电感LI与第一电阻Rl相连的一端与第一二极管Dl的正极相连并构成本触发器的第I端口；
[0021]所述的第一电感LI的另一端和第三二极管D3的正极与所述的稳压管DWl的负极和第二二极管D2的正极形成节点，第二二极管D2的负极与第二电容C2和电源芯片的I引脚相连，该电源芯片的2引脚与第二电容C2的另一端相连，电源芯片的3引脚输出+5V电压为本触发器供电，所述的第一二极管Dl的负极连接所述的第一电容Cl的一端和脉冲变压器Tl初级的一端形成节点，该第一电容Cl的另一端与第一三极管Q2的发射极、所述的晶闸管Ql的负极、光纤探头Ul的3引脚、第三电容C3的一端、电源芯片L7805CV的2引脚、第二电容C2的另一端和稳压管(DWl)的正极相连成节点并构成本触发器的第4端口 ；
[0022]所述的晶闸管Ql的正极与所述的脉冲变压器Tl初级的另一端相连，该脉冲变压器Tl的次级的两端为本触发器的第2端口、第5端口 ；
[0023]所述的光纤探头Ul为本触发器的第3端口，所述的光纤探头Ul的2引脚接+5V电源和第三电容C3的另一端，光纤探头Ul的7引脚通过第四电容C4接+5V电源，6引脚通过第二电阻R2接+5V电源，所述的光纤探头Ul)的6引脚接第一三极管Q2的基极，第一三极管Q2的集电极连接到第三电阻R3的一端和第二三极管(Q3的基极，所述的第三电阻R3的另一端接+5V电源，第二三极管Q3的集电极接+5V电源，第二三极管Q3的发射极经第四电阻R4连接到晶闸管Ql的触发极。本实施例为脉冲功率开光触发取能1000V，为控制电路取能20V的自取能触发器。在充电机充电过程中，自取能触发器通过第一电感LI给第一电容Cl进行充电。充电15秒后，第一电容Cl上的电压充满ΙΟΟΟν。第一 Rl和第三二极管D3组成第一电感LI泄能回路。稳压管DWl不仅保证第二电容C2充电20V，还要确保稳压管DWl在大电流流过的时候不会烧毁。电源芯片L7805CV可以把第二电容C2上的电压经第3端口转换成5V电压给控制回路供电。
[0024]1000V电容充电电压的大小取决于电感，计算过程如下:
[0025]LI = U/ (di/dt)
[0026]= 1000V/ ( π /7.3.10~6.cos ( π /7.10~6t))
[0027]取cos 的值为 I，得 LI = 743uHo
[0028]光纤探头Ul和第一三极管Q2、第二三极管Q3构成控制回路。当自取能触发器通过光纤探头Ul接受到光信号时，第一三级管Q2输出截止，第二三级管Q3饱和导通，触发晶闸管Ql导通，通过脉冲变压器Tl产生高压通过脉冲变压器Tl的次级的两端2、5输出触发脉冲功率开关。
[0029]自取能触发器在充电机停止充电20S后还可以触发。20V第二电容C2的充电电压通过电源芯片转化成5V经3引脚输出为本触发器供电，电源芯片的漏电流为100mA。根据电源芯片L7805CV的特性，输入7V以上都可以正常输出5V电压。电容放电过程中电流基本上是恒定的。计算当电容电压剩余为7V时需要的时间为:
[0030]t = CU/1 = 22000 μ F.20V/100mA
[0031]=28.6S
[0032]图2为自取能触发器用于脉冲放电回路的电路图，图中T为自取能触发器、S为脉冲功率开关、C为第五电容、L为第二电感。自取能触发器各个端口的连接如图2所示，该电路的工作情况如下:
[0033]充电机通过脉冲放电回路对第五电容C进行充电，I点接充电机正极，7点接充电机负极。在充电机充电过程中，自取能触发器通过第一电感LI给第一电容Cl进行充电。充电机停止充电时，当自取能触发器通过光纤探头Ul接受到触发光信号时，第一三级管Q2输出截止，第二三级管Q3饱和导通，触发晶闸管Ql导通，通过脉冲变压器Tl产生高压通过脉冲变压器Tl的次级的两端2、5输出触发脉冲功率开关。
[0034]自取能触发器接受光纤触发信号后，经第2端口、第5端口输出脉冲电压触发脉冲功率开关器件S。脉冲功率开关器件S导通，第五电容C经过第二电感L放电，从而驱动负载运行。
[0035]实验表明，本发明自取能触发器的运行电位同放电开关，其只接收外部光触发信号，从根本上解决传统触发器存在问题，有利于提高脉冲功率设备运行的可靠性和安全性。
【权利要求】
1.一种自取能触发器，其特征在于由第一电感(LI)、稳压管(DWl)、第一二极管(Dl)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第一电阻(Rl)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第一电容(Cl)、第二电容(C2)、电源芯片(L7805CV)、脉冲变压器(Tl)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、晶闸管(Ql)、第一三极管(Q2)、第二三极管(Q3)和光纤探头(Ul)构成: 所述的第一电阻(Rl)和第三二极管(D3)串联后与所述的第一电感(LI)并联，该第一电感(LI)与第一电阻(Rl)相连的一端与第一二极管(Dl)的正极相连并构成本触发器的第I端口； 所述的第一电感(LI)的另一端和第三二极管(D3)的正极与所述的稳压管(DWl)的负极和第二二极管(D2)的正极形成节点，第二二极管(D2)的负极与第二电容(C2)和电源芯片的I引脚相连，该电源芯片的2引脚与第二电容(C2)的另一端相连，电源芯片的3引脚输出+5V电压为本触发器供电，所述的第一二极管(Dl)的负极连接所述的第一电容(Cl)的一端和脉冲变压器(Tl)初级的一端形成节点，该第一电容(Cl)的另一端与第一三极管(Q2)的发射极、所述的晶闸管(Ql)的负极、光纤探头(Ul)的3引脚、第三电容(C3)的一端、电源芯片(L7805CV)的2引脚、第二电容(C2)的另一端和稳压管(DWl)的正极相连成节点并构成本触发器的第4端口； 所述的晶闸管(Ql)的正极与所述的脉冲变压器(Tl)初级的另一端相连，该脉冲变压器(Tl)的次级的两个端口为本触发器的第2端口、第5端口 ； 所述的光纤探头(Ul)为本触发器的第3端口，所述的光纤探头(Ul)的2引脚接+5V电源和第三电容(C3)的另一端，光纤探头(Ul)的7引脚通过第四电容(C4)接+5V电源，6引脚通过第二电阻(R2)接+5V电源，所述的光纤探头(Ul)的6引脚接第一三极管(Q2)的基极，第一三极管(Q2)的集电极连接到第三电阻(R3)的一端和第二三极管(Q3)的基极，所述的第三电阻(R3)的另一端接+5V电源，第二三极管(Q3)的集电极接+5V电源，第二三极管(Q3)的发射极经第四电阻(R4)连接到晶闸管(Ql)的触发极。
【文档编号】H03K3/02GK104467747SQ201410628212
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】陈宇渊, 朱晓华, 张东, 潘峰, 李永香 申请人:上海激光电源设备有限责任公司