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)裝置運行條件苛刻，使得整個裝置價格昂貴；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。可飽和脈沖變壓器(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 SPT實現(xiàn)脈沖變壓器功能，當(dāng)磁芯飽和后，次級電感突變，這時SPT實現(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：1) SPT初級繞組采用多路并聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此，次級在較少的匝數(shù)時SPT可以保持較高的變壓比；2) SPT次級采用分組并聯(lián)結(jié)構(gòu)，使SPT具有較小的飽和電感；3)磁芯飽和后，SPT初、次級繞組通過磁芯存在弱的磁耦合效應(yīng)，SPT次級飽和電感隨著初、次級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)計了一臺六路脈沖同發(fā)生器步，并進行實驗研究。
　　2、對基于SPT的六路同步脈沖發(fā)生器進行了模擬計算，分析了電路中負載阻

4、值、飽和電感和次級電容的變化對輸出波形的影響。模擬結(jié)果表明：負載在100Ω-1kΩ時，脈沖半高寬在20-70ns，脈沖上升沿為9-15ns，脈沖上升沿隨著負載的增大而減小，峰值電壓隨著負載的增大而增大，且負載達一定值后，峰值電壓不再增大；飽和電感Lss范圍在1μH-10μH時，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，上升沿時間逐漸變小，提高多路脈沖同步精度；次級脈沖

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。隨著次級脈沖電容的增大，脈沖前沿和回路放電時間變長。
　　3、對六路脈沖同步發(fā)生器進行了初步實驗研究：當(dāng)輸入電壓為1.5kV時，其輸出每路脈沖半高寬約為200ns，脈沖上升沿約為170ns，負載峰值電壓為6kV，六路脈沖同步精度為17ns。實驗研究了負載阻值和初級輸入電壓的變化對輸出波形的影響，結(jié)果表明：1)隨著負載的增大，脈沖半高寬