[发明专利]一种两级脉冲变压器串级型重复频率触发器

说明书

本发明公开了一种两级脉冲变压器串级型重复频率触发器，第一级驱动模块与第一级脉冲变压器Tr₁的原边连接，第一级脉冲变压器Tr₁副边的中心抽头接地，第一级脉冲变压器Tr₁的副边分两路，一路与第二级脉冲变压器Tr₂的原边连接，另一路经陡化开关S与第二级脉冲变压器Tr₂的原边串联连接，第二级脉冲变压器Tr₂副边的一端接地，另一端输出正极性或负极性的单极性高压。本发明具有输出电压高、前沿快、耦合电容小、重频运行可靠性高的优点。

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，具体涉及一种两级脉冲变压器串级型重复频率触发器。

背景技术

MV级Tesla变压器常用于脉冲功率源的加速器，在高功率粒子束、高功率微波、超宽带重复频率脉冲等国防领域得到广泛应用。而对于MV级Tesla脉冲功率源所需要的主开关，通常需要一个高压脉冲触发器进行触发。现有的触发器常采用内置式，即将触发器整体放置于Tesla腔体内，主回路放电时由于电气耦合与电磁干扰等因素对触发器损伤极大。由于主回路耦合至触发器电压过高、电磁干扰影响触发有效性等因素，目前常用的触发器存在长期运行时常出现失效、可靠性不高、半导体开关易损坏等问题，且内置式触发器不易拆装维修。

目前常用的高压脉冲触发器多用Marx型触发器、Tesla型触发器和闭合磁芯变压器型触发器。采用Marx型触发器向传输线充电，可以实现高输出电压和快前沿，但大量的火花间隙调节困难、使用寿命有限，难以长时间重频工作；Tesla型触发器匝比很高、次级绕组匝数很多，漏感很大，常用于驱动小负载，难以实现快前沿，且初次级之间的耦合电容很大；脉冲变压器型触发器具有结构简单、重频运行能力强、能量转化效率高等优点，但常规单级脉冲变压器型触发器副边匝数也有数十匝至上百匝，也在一定程度上存在耦合电容较大的问题。采用常规单级脉冲变压器型触发器触发MV级高电压开关时，开关导通后，触发器输出整体将抬升至MV级高电位，MV级电压将通过单级脉冲变压器原副边之间的分布电容耦合至变脉冲压器原边，在脉冲变压器原边产生很高的干扰电压，影响原边的半导体开关等低压元器件，导致触发器长期运行可靠性不高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种两级脉冲变压器串级型重复频率触发器，采用半导体开关和陡化开关以提高系统的稳定性和重复频率运行能力，采用特殊的接地方式和脉冲变压器结构降低了干扰电压的耦合，有利于触发器装置的小型化，具有输出电压高、前沿快、耦合干扰电压低、重频运行可靠性高等优点，对解决MV级脉冲源的触发问题具有重要意义。

本发明采用以下技术方案：

一种两级脉冲变压器串级型重复频率触发器，包括第一级驱动模块，第一级驱动模块包含电容器C₁和半导体开关T₁，电容器C₁与半导体开关T₁串联后与第一级脉冲变压器Tr₁的原边连接，第一级脉冲变压器Tr₁副边的中心抽头接地，第一级脉冲变压器Tr₁的副边与第二级驱动元件连接，第二级驱动元件的一端经陡化开关S与第二级脉冲变压器Tr₂原边的一端连接，第二级驱动元件的另一端与第二级脉冲变压器Tr₂原边的另一端连接，第二级脉冲变压器Tr₂副边的一端接地，另一端输出正极性或负极性的单极性高压。

具体的，第一级脉冲变压器Tr₁为多原边多副边结构，具有N个匝数相同的原边，M个匝数相同的副边，N和M均大于等于2，M个副边全部并联，每个副边的中心抽头均接地。

进一步的，第一级脉冲变压器Tr₁磁芯材料为硅钢，每个原边的匝数为2～3匝，每个副边的匝数为20～100匝，第一级脉冲变压器Tr₁副边匝数为偶数匝。