基于串联式气体放电管高压脉冲功率开关的放电单元制造技术

本实用新型专利技术属于火工品领域，具体涉及一种基于串联式气体放电管高压脉冲功率开关的放电单元。包括串联式气体放电管高压脉冲功率开关，PCB线路板，集成爆炸箔起爆器以及脉冲功率电容；串联式气体放电管高压脉冲功率开关、集成爆炸箔起爆器和脉冲功率电容以串联的形式集成在PCB线路板上。本实用新型专利技术的将技术成熟、价格低廉的放电管以串联的方式制作成脉冲功率开关并将其应用于脉冲功率领域，可以降低脉冲功率开关的成本，同时将开关、爆炸箔起爆器和高压脉冲电容集成在PCB板上，可以缩短放电回路、提高能量利用率。提高能量利用率。提高能量利用率。

【技术实现步骤摘要】
基于串联式气体放电管高压脉冲功率开关的放电单元


[0001]本技术属于火工品领域，具体涉及一种基于串联式气体放电管高压脉冲功率开关的放电单元。

技术介绍

[0002]脉冲功率技术是一种使用高电压、大电流、高功率的短脉冲技术。一般说来，脉冲功率装置包括初级能源、中间储能和脉冲形成系统、开关转换系统、测量系统和负载。其形成过程是：首先经过慢储能，使初级能源具有足够的能量；其次，向中间储能和脉冲形成系统注入能量；再次，能量经过储存、压缩、形成脉冲或转化，等某些复杂过程之后，最后快速释放给负载，脉冲放电时在负载上的功率在106W以上。
[0003]高压开关的性能对脉冲的上升时间、幅值有着重要的影响。高压开关的闭合速度是其中最重要的性能要求，表明了允许脉冲电流通过的能力，高压开关的电阻和电感则决定了其性能，低阻抗、低感抗的高压开关带来的能量损失更小，因此，高压开关在脉冲功率系统中占有特殊的地位。
[0004]高压开关是爆炸箔起爆器系统的关键组件，直接决定着起爆回路的输出特性，影响起爆器的发火性能。目前国内外主要使用的是立体式火花隙三电极结构的气体开关和真空开关、IGBT、MCT半导体开关。IGBT和MCT半导体开关工作电压上限低(MCT开关的工作电压小于1400V)，工作温度上限低，漏电电流大且响应速度慢。而立体式火花隙三电极结构的气体开关和真空开关价格很高，不利于在低成本领域使用。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种基于串联式气体放电管高压脉冲功率开关的放电单元。
[0006]实现本技术目的的技术解决方案为：一种基于串联式气体放电管高压脉冲功率开关的放电单元，包括串联式气体放电管高压脉冲功率开关，PCB线路板，集成爆炸箔起爆器以及脉冲功率电容；
[0007]所述串联式气体放电管高压脉冲功率开关、集成爆炸箔起爆器和脉冲功率电容以串联的形式集成在PCB线路板上。
[0008]进一步的，所述串联式气体放电管高压脉冲功率开关是将两个不同击穿电压的封闭式气体放电管用串联的方式焊接起来，两端的引线作分别为阳电极和阴电极，两个放电管中间引一根导线作为触发电极；通过在触发电极和高击穿电压气体管之间加上触发电压，使得开关导通。
[0009]进一步的，所述每个放电管包括两个电极，陶瓷管壳和封装在陶瓷管壳内的惰性气体；所述惰性气体是氩气或者氖气，所述阳电极、触发电极和阴电极为纯铁电极。
[0010]进一步的，所述PCB线路板上设有第一焊盘，第二焊盘和第三焊盘，PCB线路板布线的线路从第三焊盘开始，以串联方式依次经过第二焊盘、第一焊盘，最后回到第三焊盘的另
一极。
[0011]进一步的，所述串联式气体放电管高压脉冲功率开关位于PCB线路板上第一焊盘处，其阳电极、触发电极和阴电极穿过通孔，焊接到第一焊盘上。
[0012]进一步的，所述集成爆炸箔起爆器位于PCB线路板上第二焊盘处，通过集成爆炸箔起爆器两端的焊盘压焊于第二焊盘两端；所述第二焊盘存在于PCB线路板的两侧，两侧的焊盘是相通的，当进行电性能及测速试验时，爆炸箔起爆器焊接在PCB线路板上器件一侧的焊盘上，以便于试验时位置调整与观察；当进行起爆试验时，将爆炸箔起爆器焊接在PCB线路板上器件反侧的焊盘上。
[0013]进一步的，所述脉冲功率电容位于PCB线路板第三焊盘处，通过第三焊盘焊接入PCB线路板。
[0014]进一步的，所述PCB线路板的厚度为1mm
‑
2mm，所述PCB线路板的材质为FR
‑
4、FR
‑
1或FR
‑
2。
[0015]进一步的，所述集成爆炸箔起爆器包括第一基底层，金属箔层，飞片层和加速膛；
[0016]所述第一基底层作为爆炸箔起爆器的背板，以使桥区电爆炸所产生的等离子体主要用于驱动飞片；所述金属层通过磁控溅射工艺沉积于基底层之上；所述飞片层作为冲击起爆含能材料的换能介质；所述加速膛为飞片加速提供空间。
[0017]进一步的，所述脉冲功率电容作为储能单元，所述脉冲功率电容四分之一放电周期在一百到两百纳秒之间。
[0018]本技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0019](1)本技术将价格低廉的放电管以串联的方式制作成脉冲功率开关并将其应用于脉冲功率领域，极大的降低了脉冲功率开关的成本，可以使原本高成本的爆炸箔起爆器应用在民用爆破领域；
[0020](2)相较于单次触发高压开关固有的作用一次性特点，串联式气体放电管高压脉冲功率开关可以多次重复使用且不影响作用性能；
[0021](3)第二焊盘存在于PCB线路板两侧，当进行电性能及测速试验时，爆炸箔起爆器焊接在PCB线路板上器件一侧的焊盘上，以便于试验时位置调整与观察；当进行起爆试验时，将爆炸箔起爆器焊接在PCB线路板上器件反侧的焊盘上，这样可以达到在起爆炸药时保护脉冲功率开关和脉冲功率电容的目的；
[0022](4)将开关、爆炸箔起爆器和高压脉冲电容集成在PCB板上，可以缩短放电回路、提高能量利用率；
[0023](5)本申请的放电单元操作简便。
附图说明
[0024]图1是基于串联式气体放电管高压脉冲功率开关的放电单元三维结构图。
[0025]图2是基于串联式气体放电管高压脉冲功率开关的放电单元爆炸视图。
[0026]图3是基于串联式气体放电管高压脉冲功率开关的放电单元A
‑
A剖面图。
[0027]图4是PCB线路板布线示意图。
[0028]图5是集成爆炸箔起爆器的三维轮廓图。
[0029]图6是集成爆炸箔起爆器B
‑
B剖面图。
[0030]附图标记说明：
[0031]1‑
阳电极，2
‑
陶瓷管壳，3
‑
惰性气体，4
‑
触发电极，5
‑
阴电极，6
‑
PCB线路板，7
‑
通孔，8
‑
第一焊盘，9
‑
第二焊盘，10
‑
第三焊盘，11
‑
集成爆炸箔起爆器，12
‑
脉冲功率电容，13
‑
第一基底层，14
‑
金属箔层，15
‑
飞片层，16
‑
加速膛。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本技术作进一步详细描述。
[0033]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细描述。
[0034]结合图1～图6，所述基于串联式气体放电管高压脉冲功率开关的放电单元包括串联式气体放电管高压脉冲功率开关、PCB线路板、集成爆炸箔起爆器以及脉冲功率电容，串联式气体放电管高压脉冲功率开关、集成爆炸箔起爆器和脉冲功率电容以串联的形式集成在PCB线路板上。
[0035]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于串联式气体放电管高压脉冲功率开关的放电单元，其特征在于，包括串联式气体放电管高压脉冲功率开关，PCB线路板，集成爆炸箔起爆器以及脉冲功率电容；所述串联式气体放电管高压脉冲功率开关、集成爆炸箔起爆器和脉冲功率电容以串联的形式集成在PCB线路板上。2.根据权利要求1所述的放电单元，其特征在于，所述串联式气体放电管高压脉冲功率开关是将两个不同击穿电压的封闭式气体放电管用串联的方式焊接起来，两端的引线作分别为阳电极(1)和阴电极(5)，两个放电管中间引一根导线作为触发电极(4)；通过在触发电极(4)和高击穿电压气体管之间加上触发电压，使得开关导通。3.根据权利要求2所述的放电单元，其特征在于，每个放电管包括两个电极，陶瓷管壳(2)和封装在陶瓷管壳(2)内的惰性气体(3)；所述惰性气体(3)是氩气或者氖气，所述阳电极(1)、触发电极(4)和阴电极(5)为纯铁电极。4.根据权利要求1所述的放电单元，其特征在于，所述PCB线路板(6)上设有第一焊盘(8)，第二焊盘(9)和第三焊盘(10)，PCB线路板(6)布线的线路从第三焊盘(10)开始，以串联方式依次经过第二焊盘(9)、第一焊盘(8)，最后回到第三焊盘(10)的另一极。5.根据权利要求4所述的放电单元，其特征在于，所述串联式气体放电管高压脉冲功率开关位于PCB线路板(6)上第一焊盘(8)处，其阳电极(1)、触发电极(4)和阴电极(5)穿过通孔(7)，焊接到第一焊盘(8)上。6.根据权利要求5所述的放电单元，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱朋，刘鹏，沈瑞琪，叶迎华，吴立志，张伟，胡艳，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：