一种Marx发生器触发回路及Marx发生器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型是一种脉冲功率产生装置，具体涉及Marx发生器触发回路及Marx发生器。
【背景技术】
[0002]Marx发生器是一种典型的脉冲功率装置，在高压脉冲领域有着广泛应用。通常产生高压脉冲的方式有Marx发生器、高压脉冲变压器、LTD等，与变压器等高压脉冲发生装置相比，Marx发生器有着更高的储能密度，同时还具有结构简单、成本低、设计与操作方便等优点。
[0003]典型Marx发生器通常由多个电容器与开关串联而成。工作过程中，首先通过充电与接地电阻组成的充电回路对发生器各电容进行并联充电。当充到设定电压后，利用外部高压脉冲对发生器前几级开关进行触发，导致开关导通，后面各级开关在过压下依次击穿。发生器建立过程中，充电与触发系统作为寄生回路自身形成放电，增加整个发生器的能量损耗。特别是触发回路，为保证加在开关触发极上的触发电压前沿与幅值，通常触发电阻取值较小，导致整个发生器能量损耗增大。
[0004]现有触发回路通过触发电极将触发脉冲电压耦合到开关中，触发电极与开关的高压电极和地电极有放电通道，因此Marx发生器的能量可通过触发电极将能量耦合到触发回路中，而触发电阻一般取值较小，导致触发回路泄放的电流较大，整个发生器能量损耗较大。
【发明内容】
[0005]为了有效避免现有Marx发生器触发回路对主放电回路能量的泄放，同时保证发生器可靠建立，本实用新型提供了一种基于变压器耦合原理进行触发建立的触发回路及Marx发生器。
[0006]本实用新型的技术解决方案是:
[0007]一种Marx发生器的触发回路，其特殊之处在于:所述触发回路由多个依次排布的带磁芯的变压器组成，各变压器的原边相串联形成公共原边，各变压器的副边相互独立，初级触发信号由变压器公共原边单点引入，触发输出信号由各变压器副边提供，各自独立。
[0008]以上为本实用新型的基本方案，基于该基本方案，本实用新型还进行了以下的优化限定。
[0009]上述变压器的磁芯的形状为柱状圆环，柱状圆环的中心为圆环孔，各变压器通过各自的圆环孔套装在一根与圆环孔形状相匹配的绝缘杆上，该结构具有方便安装，定位和绕线的特点。
[0010]进一步的，上述触发回路的各变压器的副边位于绝缘杆的同一侧，所述触发回路的公共原边位于绝缘杆的另一侧。
[0011]进一步的，上述触发回路的公共原边由一根高压线沿绝缘杆依次穿过所有磁芯，往返绕制未缠绕线缆的磁芯的一侧而成。
[0012]进一步的，上述触发回路的各变压器的副边的绕制匝数为5至10匝，所述触发回路的公共原边的绕制匝数为3-5匝。
[0013]进一步的，本实用新型的触发回路的各变压器的磁芯为高饱和磁导率磁芯，原边和副边均由高压引线自行绕制而成。其中高饱和磁导率磁芯是指磁芯不容易饱和，即原边施加触发脉冲电压后，磁芯不能饱和，无特定范围，根据触发脉冲电压选择相应的磁芯；磁芯绕线采用高压绝缘线，磁芯上无裸露的高压线。该结构可以极大缩小触发回路与外围结构的绝缘距离，更易于实现整个装置的紧凑化设计。
[0014]进一步的，上述的触发回路的各变压器的磁芯的形状及大小相同。
[0015]采用上述的触发回路的Marx发生器，还包括主放电回路，所述主放电回路包括待触发开关，所述触发回路的触发输出信号触发待触发开关，
[0016]其特殊之处在于:所述待触发开关采用Trigatron形式，待触发开关的触发极与地电极呈同轴结构。
[0017]该结构的优点是可以极大提高开关的可触发范围，同时易于实现开关触发导通后触发极与地电极的连通，进而短接触发回路。发生器主回路与其触发回路均呈直线型排列，并与装置外部金属壳体组成同轴结构，使装置体积更加紧凑且拆装方便。
[0018]进一步的，上述主放电回路与触发回路均呈直线型排列，并与装置外部金属壳体组成同轴结构，便于实现多个开关的同步触发。
[0019]本实用新型与现有技术相比，优点是:
[0020]本实用新型的Marx发生器采用变压器形式的触发回路，有效降低了触发引入信号的电压等级，极大提高了触发回路的绝缘可靠性和装置调试过程中的安全性。发生器触发建立过程中，高压触发信号由各变压器副边传向各自对应的待触发开关，开关触发导通后变压器副边被短接，从而达到相互隔离的效果。因各变压器之间相互隔离，所以触发回路与主放电回路，以及各开关触发回路之间呈断路状态，有效避免了触发回路参与主放电回路的放电过程。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的俯视剖面图。
[0022]图2是本实用新型的侧视剖面图。
[0023]图3是本实用新型触发回路的连接效果图。
[0024]图4为Trigatron形式的触发开关的结构原理图。
[0025]其中，1-磁芯，12-变压器副边，11-变压器公共原边，2-尼龙杆，3-球状金属电极，4-机芯支撑板，5-金属密封腔体，6-发生器输出端子，7-陶瓷电容。
【具体实施方式】
[0026]下面从本实用新型的原理出发结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。
[0027]本实用新型考虑了 Marx发生器建立过程中触发回路对整个放电回路能量输出效率的影响，发生器外触开关采用Trigatron形式(见图4)，触发回路由原边串连、副边接开关触发极的多磁芯变压器构成。当发生器开关触发导通后，触发极与主电极连通，触发变压器副边被短接，整个触发回路被隔离在主放电回路之外。该触发方式有效避免了触发回路对发生器主放电回路能量的泄露，提高了发生器的输出效率。本实用新型实施例的外形尺寸为Φ260Χ 710mm，结构紧凑，整体布局为同轴结构。
[0028]如图1-2所示，本实用新型由机芯、触发回路、金属密封腔体5等部件组成。机芯由陶瓷电容7、球状金属电极3、机芯支撑板4以及充电电阻、接地电阻等组成。
[0029]本实用新型实施例的主要安装过程是:
[0030](I)将球状金属电极3依次安装在机芯支撑板电极固定槽内，球状金属电极的材料可选用不锈钢；
[0031](2)将陶瓷电容7依次通过金属连接结构固定在机芯支撑板下方；
[0032](3)将充电与接地电阻依次安装在每个陶瓷电容7与球状金属电极3上；
[0033](4)将触发回路固定在机芯支撑板4靠近开关触发电极的一侧；
[0034](5)将机芯安装在金属密封腔体5 —端端盖上；
[0035](6)将机芯顺着金属密封腔体5 —端导槽插入腔体内部，并利用螺钉将其与金属密封腔体5进行连接；
[0036](7)将发生器输出端子6安装在金属密封腔体5另一端端盖中心位置，并利用螺钉将其与金属密封腔体5进行连接，安装完成。
[0037]图3是本实用新型触发回路的连接效果图，触发回路的主要连接过程是:
[0038](I)将触发回路的磁芯I两端用有机玻璃挡片固定；
[0039](2)利用高压线围绕磁芯缠绕5至10匝，形成耦合变压器副边12 ;
[0040](3)利用尼龙杆2将绕制好副边的磁芯，根据发生器开关距离穿成一串，绕有变压器副边的一侧统一在一个方向；
[0041](4)将另一根高压线沿绝缘杆与磁芯未缠绕线缆的一侧，依次穿过所有磁芯，并进行3-5匝的绕制，形成触发回路耦合变压器公共原边11，触发回路连接完成。
【主权项】
1.一种Marx发生器的触发回路，其特征在于:所述触发回路由多个依次排布的带磁芯的变压器组成，各变压器的原边相串联形成公共原边，各变压器的副边相互独立，初级触发信号由变压器公共原边单点引入，触发输出信号由各变压器副边提供，各自独立。
2.根据权利要求1所述的Marx发生器的触发回路，其特征在于:所述变压器的磁芯的形状为柱状圆环，柱状圆环的中心为圆环孔，各变压器通过各自的圆环孔套装在一根与圆环孔形状相匹配的绝缘杆上。
3.根据权利要求2所述的Marx发生器的触发回路，其特征在于:所述触发回路的各变压器的副边位于绝缘杆的同一侧，所述触发回路的公共原边位于绝缘杆的另一侧。
4.根据权利要求3所述的Marx发生器的触发回路，其特征在于:所述触发回路的公共原边由一根高压线沿绝缘杆依次穿过所有磁芯，往返绕制于未缠绕线缆的磁芯的一侧而成。
5.根据权利要求4所述的Marx发生器的触发回路，其特征在于:所述触发回路的各变压器的副边的绕制匝数为5-10匝，所述触发回路的公共原边的绕制匝数为3-5匝。
6.根据权利要求1-5之任一权利要求所述的Marx发生器的触发回路，其特征在于: 所述触发回路的各变压器的磁芯为高饱和磁导率磁芯，原边和副边均由高压引线自行绕制而成。
7.根据权利要求6所述的Marx发生器的触发回路，其特征在于:所述触发回路的各变压器的磁芯的形状及大小相同。
8.采用权利要求1-7之任一权利要求所述的触发回路的Marx发生器，包括主放电回路，所述主放电回路包括待触发开关，所述触发回路的触发输出信号触发待触发开关，其特征在于: 所述待触发开关采用Trigatron形式，待触发开关的触发极与地电极呈同轴结构。
9.根据权利要求8所述的Marx发生器，其特征在于:所述主放电回路与触发回路均呈直线型排列，并与装置外部金属壳体组成同轴结构。
【专利摘要】本实用新型涉及一种Marx发生器触发回路及Marx发生器，触发回路由多个依次排布的带磁芯的变压器组成，各变压器的原边相串联形成公共原边，各变压器的副边相互独立，初级触发信号由变压器公共原边单点引入，触发输出信号由各变压器副边提供，各自独立。本实用新型的Marx发生器采用变压器形式的触发回路，有效降低了触发引入信号的电压等级，极大提高了触发回路的绝缘可靠性和装置调试过程中的安全性。
【IPC分类】H03K3-53
【公开号】CN204465487
【申请号】CN201520223730
【发明人】贾伟, 郭帆, 谢霖燊, 孙凤荣, 陈志强, 汤俊萍, 李俊娜, 陈维青
【申请人】西北核技术研究所
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月13日