基于可飽和脈沖變壓器的多路同步脈沖發(fā)生器研究.pdf

1、多路脈沖的ns級(jí)同步技術(shù)在國防、工業(yè)、醫(yī)療和環(huán)保等眾多領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)多路同步技術(shù)采用氣體開關(guān)、磁開關(guān)、半導(dǎo)體開關(guān)和激光觸發(fā)開關(guān)作為導(dǎo)通開關(guān)。電極燒蝕導(dǎo)致氣體開關(guān)壽命短；激光觸發(fā)裝置運(yùn)行條件苛刻，使得整個(gè)裝置價(jià)格昂貴；磁開關(guān)飽和電感較大，且磁開關(guān)與脈沖變壓器相互獨(dú)立使得裝置磁芯用量大、成本高昂；半導(dǎo)體開關(guān)的工作電壓和同步精度受到一定的限制?？娠柡兔}沖變壓器(Saturable Pulse Transformer, SPT

2、)將脈沖變壓器與磁開關(guān)集于一體，在磁芯未飽和時(shí) SPT實(shí)現(xiàn)脈沖變壓器功能，當(dāng)磁芯飽和后，次級(jí)電感突變，這時(shí)SPT實(shí)現(xiàn)磁開關(guān)的功能。本文中SPT采用多路繞組并聯(lián)結(jié)構(gòu)，使得SPT具有較低的飽和電感，因此，SPT可以取代磁開關(guān)作為多路同步技術(shù)的主開關(guān)。本文提出了基于 SPT的多路同步發(fā)生器，并開展了相關(guān)的研究，主要工作如下：
　　1、本文首先設(shè)計(jì)了多路繞組分組并聯(lián)式SPT，分析磁芯未飽和狀態(tài)和磁芯飽和狀態(tài)下SPT的特性。SPT具有以下特

3、點(diǎn)：1) SPT初級(jí)繞組采用多路并聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此，次級(jí)在較少的匝數(shù)時(shí)SPT可以保持較高的變壓比；2) SPT次級(jí)采用分組并聯(lián)結(jié)構(gòu)，使SPT具有較小的飽和電感；3)磁芯飽和后，SPT初、次級(jí)繞組通過磁芯存在弱的磁耦合效應(yīng)，SPT次級(jí)飽和電感隨著初、次級(jí)電流比值增大而減小，從而可通過增大輸入電壓減小。基于該SPT本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)六路脈沖同發(fā)生器步，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
　　2、對(duì)基于SPT的六路同步脈沖發(fā)生器進(jìn)行了模擬計(jì)算，分析了電路中負(fù)載阻

4、值、飽和電感和次級(jí)電容的變化對(duì)輸出波形的影響。模擬結(jié)果表明：負(fù)載在100Ω-1kΩ時(shí)，脈沖半高寬在20-70ns，脈沖上升沿為9-15ns，脈沖上升沿隨著負(fù)載的增大而減小，峰值電壓隨著負(fù)載的增大而增大，且負(fù)載達(dá)一定值后，峰值電壓不再增大；飽和電感Lss范圍在1μH-10μH時(shí)，輸出波形半高寬為23ns-67ns，波形前沿為12-28ns。隨著SPT飽和電感Lss的減小，峰值電壓逐漸增大，上升沿時(shí)間逐漸變小，提高多路脈沖同步精度；次級(jí)脈沖

5、電容變化范圍為0.1nF~1nF，脈沖半高寬為46ns-250ns，脈沖前沿為16ns-30ns。隨著次級(jí)脈沖電容的增大，脈沖前沿和回路放電時(shí)間變長。
　　3、對(duì)六路脈沖同步發(fā)生器進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)研究：當(dāng)輸入電壓為1.5kV時(shí)，其輸出每路脈沖半高寬約為200ns，脈沖上升沿約為170ns，負(fù)載峰值電壓為6kV，六路脈沖同步精度為17ns。實(shí)驗(yàn)研究了負(fù)載阻值和初級(jí)輸入電壓的變化對(duì)輸出波形的影響，結(jié)果表明：1)隨著負(fù)載的增大，脈沖半高寬