[发明专利]一种分组自触发式直线变压器驱动源

说明书

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种应用电磁感应产生触发信号，实现开关自触发的直线变压器驱动源（Linear Transformer Driver, LTD）。

技术背景

LTD是一种新的脉冲功率技术，具有成为下一代主流脉冲功率技术的潜质。利用LTD技术能够产生上升时间约100ns的高功率脉冲直接驱动负载而不需要任何脉冲压缩段。

LTD由一个开关和一个电容器（单向充电）或两个电容器（正负充电）串联组成一个子块，若干个子块并联构成一个模块，若干个模块通过感应叠加串联为一路。若需更大电流，采用多路并联，可建造大型装置。LTD的原理和脉冲变压器相似。每一个模块相当于一个初级绕组，若干个模块串联共用一个次级导体，相当于一个由多个初级绕组和一个单匝次级绕组组成的变压器。电容通过开关放电提供初级电流，能量通过磁芯从初级耦合到次级，实现叠加。

然而，LTD在运用于超大型装置时，须同步触发的开关达到十万量级，大规模开关同步触发是一大挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可靠性强的分组自触发式直线变压驱动源。

本发明运用磁芯感应耦合原理，通过在LTD前级感应腔磁芯上加上副绕组实现在前级感应腔导通时同步产生高压快脉冲信号，该信号被引入后级感应腔触发气体开关，从而实现LTD的自触发。

本发明提供的分组自触发式直线变压驱动源，由两种不同类型感应腔模块组成，第一种类型的感应腔模块为具有副绕组的触发感应腔模块，该感应腔模块与现有的普通感应腔模块的区别在于，在磁芯上加绕了一定匝数的线圈，该线圈一端通过外壳接地，一端作为高压触发信号引出感应腔，该模块的开关的触发是通过外加触发信号完成的。第二种类型的感应腔模块的结构与现有的普通感应腔模块相同，该感应腔模块中气体开关的触发信号是来自于第一种感应腔模块的副绕组产生的高压脉冲信号。

本发明提供的分组自触发式直线变压器驱动源，若干组模块通过次级中心汇流杆依次相互串联组成，每组模块各包含若干个感应腔模块，每组模块中的第一个感应腔模块为触发感应腔模块，其后连接的均为普通感应腔模块，感应腔模块之间依次相互串联，其中：触发感应腔模块磁芯上加绕的一组线圈，一端通过外壳接地，另一端通过导线将高压触发信号从触发感应腔模块引出，普通感应腔模块中的开关触发端接收从触发感应腔模块中引出的高压触发信号。

本发明中，在普通感应腔模块中，整个感应腔都被密闭在外壳中，环状磁芯置于外壳内，与外壳同轴放置，外壳的一端和电容、触发开关依次相连；外壳的另一端与次级中心汇流杆相连、次级中心汇流杆与外壳同轴放置。

本发明中，每组模块包含2个以上感应腔模块，优选5-50个感应腔模块。

工作时，先把电容正负充电到工作电压，然后依照一定时序给每组触发感应腔模块外部触发信号，使其子块中电容放电，因为电磁感应中心汇流杆和副绕组都能获得一个高压快脉冲。中心汇流杆上感应电压沿中心汇流杆向后传播，而副绕组上产生的高压则被引入同组的普通感应腔模块中，使气体开关触发，普通感应腔模块的电容放电，将储存的能量输出到中心汇流杆上，这样就实现了同组的感应腔模块的同步触发。随着脉冲电压在中心汇流杆上的传播，外触发信号同步的触发每组的触发感应腔模块的气体开关，触发感应腔模块依次导通引起同组所有的感应腔模块导通，从而实现整路LTD的自触发。虽然触发气体开关会导致中心汇流杆上的输出总能量有所减少，但减少的能量很少，可以忽略不计。

由工作原理知，该自触发LTD只需触发m个触发感应腔模块即可实现整路LTD的触发，大大减少了所需触发脉冲的数量。它具有所需触发硬件少，工作稳定可靠，能有效实现电压叠加等优点。当该自触发LTD运用于超大型装置时，可解决常规LTD的十万量级气体开关的同步触发问题。

本发明所述的技术方案具有以下优点：

（1）本发明可减少所需外触发信号；

（2）外触发同步性要求比传统的LTD装置低；

（3）系统可靠性强，感应腔模块中的开关能够被有效触发；

（4）具有很好的可扩展性，感应腔模块的数目可以自由调整而不需要增加外触发数目，非常适合大规模的LTD装置；

（5）具有模块化结构，能够灵活调整触发时序实现达到智能化调整输出波形的目的。

附图说明

图1为普通感应腔模块电路结构示意图。

图2为触发感应腔模块感应腔电路结构示意图。

图3为本发明中分组自触发式直线变压器驱动源的工作原理图。