一种二电极气体开关的Ｍａｒｘ触发器的输出保护电路制造技术

本实用新型专利技术涉及大功率固体激光器氙灯泵浦的初级电源，公开了一种应用于大功率固体激光器氙灯泵浦的初级电源中的二电极气体开关的Ｍａｒｘ触发器的输出保护电路。它包括：泄放电阻，连接在Ｍａｒｘ触发器的输出端和二电极气体开关的阴极端之间的串联的隔直电容和放电间隙，所述泄放电阻的一端连接在隔离电容和放电间隙的公共节点，另一端连接在隔离电容的另一端或者直接接地。本实用新型专利技术主要解决了驱动大功率脉冲氙灯时，氙灯预电离回路的脉冲电压与触发主放电回路二电极气体开关的Ｍａｒｘ触发器之间的隔离问题，保证大功率脉冲氙灯主放电回路的二电极气体开关触发与氙灯的预电离能够相互正常配合，使脉冲氙灯可靠运行。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及大功率固体激光器氙灯泵浦的初级电源，特别涉及一种应用于大 功率固体激光器氙灯泵浦的初级电源中的二电极气体开关的Marx触发器的输出保护电 路。
技术介绍
在强激光氙灯泵浦的初级电源系统中，开关负责将能量从储能系统传递到大功率 脉冲氙灯负载，是整个初级电源系统的关键部件。目前广泛应用的开关是引燃管，但随着强 激光初级电源系统向更大储能的发展，引燃管的通流能力已经无法满足需求，且自击穿几 率较大，已不适合更大储能的初级电源系统对开关的高可靠性要求。 二电极气体开关具有通流能力强、寿命长、工作稳定、没有重金属汞污染的优点。 二电极气体开关在工作过程中需要一个幅值高、前沿陡的触发脉冲电压击穿气体开关的电 极间隙使开关导通。 在大电流通过脉冲氙灯时，为了防止由于电流上升速率过快而导致氙灯被损坏， 需采用一个预电离脉冲电压先击穿脉冲氙灯的长气体间隙，在脉冲氙灯中产生高电导的等 离子体，为几百微秒后的大脉冲电流做好准备，增加预电离过程后，脉冲氙灯在通过大电流 时的可靠性和寿命得以提高，另一方面如果没有预电离过程，脉冲氙灯存在导通延时，增加 预电离过程后，脉冲氙灯的导通延时几乎不存在，预电离产生的等离子体使得脉冲氙灯后 续放电稳定，多只脉冲氙灯放电的同步性增强，提高了激光放大器的效率。图l所示为未采 用预电离技术的二电极气体开关大功率固体激光器初级电源的常用电路，其中Marx触发器作为二电极气体开关点火导通的触发器。 采用预电离技术可以大大提高大功率脉冲氙灯工作的可靠性和寿命，但是在预电 离脉冲的作用下如果不采取隔离措施，如附图说明图1所示，虚框内为产生预电离脉冲的电源，增加 预电离脉冲后，由于预电离脉冲是一个幅值40kV左右，上升前沿us级别的正脉冲，将直接 作用在Marx触发器输出端，Marx触发器电路图如图2所示，其正常工作时充13kV左右正 向直流高压，当正的预电离脉冲通过隔直电容后，由于电容电压不能突变，最后一级球隙将 瞬时承受50kV以上的高压脉冲而直接击穿，同理球隙将依次反向顺序击穿，高压快Marx发 生器反向导通后将出现误动作而输出高压脉冲，导致二电极气体开关被误触发，从而使预 电离脉冲与主回路脉冲同时加在脉冲氙灯上，脉冲氙灯必然爆炸，因此必须采取相应的隔 离预电离脉冲的保护电路，以保证二电极气体开关触发过程与脉冲氙灯的预电离过程相互 正常配合，也就是增加主放电对预电离脉冲的延迟时间，使得在主放电气体开关导通时，大 功率脉冲氙灯仍维持导通，而预电离开关已断开，这样预电离支路电容器不会发生被反向 充电的振荡，大电流驱动的脉冲氙灯可靠运行。
技术实现思路
针对现有技术的二电极气体开关在工作过程中MARX触发器可能出现的误动作及可靠性不高的问题，本技术的目的在于提供一种二电极气体开关的Marx触发器的输 出保护电路，采用该输出保护电路，能有效将预电离脉冲与Marx触发器隔离，保证MARX触 发器低的误动作概率及高的工作可靠性。 为达到以上目的，本技术是采取如下技术方案予以实现的 —种二电极气体开关的Marx触发器的输出保护电路，其特征在于，包括泄放电阻，连接在Marx触发器的输出端和二电极气体开关的阴极端之间的串联的隔直电容和放电间隙，所述泄放电阻的一端连接在隔离电容和放电间隙的公共节点，另一端连接在隔离电容的另一端或者直接接地。 本技术的进一步改进在于 所述隔直电容的另一端通过谐振电感连接在二电极气体开关的阴极端，放电间隙 的另一端连接在Marx触发器的输出端。 所述放电间隙的另一端通过谐振电感连接在二电极气体开关的阴极端，隔直电容 的另一端连接在Marx触发器的输出端。 本技术二电极气体开关的Marx触发器的输出保护电路与现有技术相比，具 有以下优点 1、采用该Marx触发器触发二电极气体开关的保护电路，可使得主放电回路气体 开关的Marx触发器不受预电离脉冲电压的影响而误输出高压脉冲，以保证二电极气体开 关触发导通时刻滞后于氙灯的预电离时刻几十至几百微秒，并且滞后的时间长短是可控制 的，从而确保大电流驱动的脉冲氙灯可靠运行； 2、采用Marx触发器的隔离间隙和隔直电容之间接一个放电电阻到地，可以在短 时间内泄放隔直电容储存的残留电荷，保证了 Marx触发器输出脉冲幅值不会降低，从而保 证了 Marx触发器点火二电极气体开关的可靠性。 3、采用Marx触发器低压端以最短的距离接公共接地端，保证高压快脉冲触发器 低压端的电压为零，避免了对高压快脉冲触发器工作稳定性的影响。降低了 Marx触发器对 周围的电磁干扰强度。 4、该Marx触发器的采用主储能电容等效电容为500pf 2000pf左右，在保证可 靠触发二电极气体开关的前提下，采用较小的主储能电容可以有效降低输出能量，从而减 小Marx触发器对周围的电磁干扰强度；选取隔直电容为500pf 2000pf左右，采用较小的 隔直电容可以吸收较多Marx触发器的输出能量，从而降低触发回路的电磁干扰强度。以下结合附图及具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。 图1为二电极气体开关大功率固体激光器初级能源的常用电路图。 图2为Marx触发器的电路原理图。 图3为具有本技术的一种二电极气体开关的Marx触发器输出保护电路的应 用电路图。 图4为图3中Marx触发器与输出保护电路的结构图。 图5为具有本技术的另一种二电极气体开关的Marx触发器输出保护电路的 应用电路图。 图6为图5中Marx触发器与输出保护电路的结构图。 图1-图6中C2、隔直电容；C3、耦合电容；L2、谐振电感；R1、泄放电阻；S、隔离间 隙；G、公共接地端；D、MARX触发器接地端；K、MARX触发器输出端套管。具体实施方式实施例1 如图3、图4所示，为具有本技术的一种二电极气体开关的Marx触发器输出 保护电路的应用电路。具体为在Marx触发器输出端依次串联隔离间隙S、隔直电容C2、谐 振电感L2，并与二电极气体开关的阴极端连接；隔直电容和谐振电感的公共节点与地之间 串联一个泄放电阻Rl，泄放电阻Rl必须能够承MARX触发器的输出脉冲电压而不出现任何 故障；Marx触发器通过耦合电容C3自成回路。耦合电容C3跨接在气体开关阳极与MARX 触发器的接地端之间。在保证绝缘距离的前提下，耦合电容C3的连接应尽量紧凑。MARX 触发器整体置于一个同轴结构的封闭金属腔体内，采用燥空气作为绝缘气体和间隙的工作 气体，隔离间隙、隔直电容以及泄放电阻均置于Marx触发器内部，这样一体化设计的好处 是首先隔离间隙可以利用Marx触发器内部气压来满足绝缘要求，省去每次给隔离间隙充 气的麻烦；其次，体积小，结构紧凑。MARX触发器的接地端取为在保证绝缘距离的条件下离 MARX触发器输出端最近的触发器外壳上。 采用串接隔离间隙后，使得Marx触发器不受预电离脉冲电压的影响而误输出高 压脉冲，从而保证二电极气体开关触发过程与氙灯的预电离过程相互正常配合，隔直电容 可以在纳秒级的触发脉冲到来时，不影响触发脉冲的幅值和陡度，但当开关导通后，微秒级 的大电流脉冲则被隔直电容隔开，从而起到保护Marx触发器的作用。由于触发回路导通时 间很短，在隔直电容上将留有部分残余本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二电极气体开关的Ｍａｒｘ触发器的输出保护电路，其特征在于，包括：泄放电阻，连接在Ｍａｒｘ触发器的输出端和二电极气体开关的阴极端之间的串联的隔直电容和放电间隙，所述泄放电阻的一端连接在隔离电容和放电间隙的公共节点，另一端连接在隔离电容的另一端或者直接接地。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兰均，杜修明，陈立，刘鹏，童金禄，袁均祥，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]