ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ НА ОСНОВЕ SOS-ДИОДОВ

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР РШПУЛЬСОВ НА ОСНОВЕ SOS-ДИОДА
Полезная модель относится к импульсной технике и может быть использована в качестве преобразователя напряжения, генератора для возбуждения либо пробоя газоразрядных ламп и т. п.
Известен генератор наносекундных импульсов, содержащий тиристорное зарядное устройство, магнитный компрессор, SOS-диоды и нагрузку. Такой генератор имеет полностью твёрдотельную систему коммутации с использованием в первичной пепи тиристора и повышающего импульсного трансформатора. В процессе магнитного сжатия импульса при переходе энергии от одного звена к последующему происходит удвоения напряжения, величина которого составляет Uo-2, где UQ - выходное напряжение импульсного трансформатора, п - число звеньев сжатия устройства. Далее высоковольтный импульс синусоидальной формы подавался на SOS-диод 1. При обрыве тока на SOS-диоде возникает высоковольтный импульс напряжения амплитудой сотни киловольт.
Недостаток такого генератора - низкая частота повторения импульсов, не более 250 Гц.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является полупроводниковый генератор наносекундных импульсов на базе дрейфового диода с резким восстановлением (ДДРВ), содержащий ДДРВ, зарядное устройство, цепь обратного тока, состоящую из конденсатора, катушки индуктивности и коммутатора и цепь прямого тока, состоящую из конденсатора, катушки индуктивности и коммутатора. Параллельно ДДРВ размещена цепь нагрузки. Кроме того, в генераторе параллельно конденсатору цепи обратного тока подключен шунтирующий диод, соединенный анодом с анодом ДДРВ, в качестве коммутатора обратного тока использован дроссель насыщения с цепью размагничивания 2.
Однако известный генератор имеет некоторые недостатки, а именно, необходимость размагничивания коммутирующего дросселя, что усложняет схему, ограничение частоты повторения импульсов (не более 20 кГц) и низкий коэффициент перенапряжения. Такой генератор импульсов работает только на низкоомную нагрузку.
К причинам препятствующим достижешж) указанной ниже цели при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве нет элементов обеспечивающих возможность работы генератора при более высокой частоте повторения импульсов, более высоким коэффициентом перенапряжения.
Целью полезной модели является генерирование импульсов длительностью несколько сотен наносекунд с частотой повторения более сотни кююгерп, с возМНК Н 03 КЗ/53
можностью использования слаботочных коммутаторов и работы генератора на высокоомную либо емкостную нагрузку.
Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем источник питания, коммутаторы прямого и обратного токов, включенные последовательно, параллельно коммутатору обратного тока подключена цепь, состоящая из последовательно включённых конденсатора, катушки индуктивности, прерывателя тока и нагрузки, включенную параллельно прерывателю тока, согласно предлагаемому техническому решению, в качестве прерывателя тока использован SOS-диод, и дополнительно параллельно конденсатору включен резистор.
На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема высокочастотного генератора импульсов на основе SOS-диода.
На фиг. 2 показаны эпюры напряжения и тока SOS-диода.
Высокочастотный генератор импульсов на основе SOS-диода содержит коммутатор прямого тока 1, коммутатор обратного тока 2, источник питания 3, нагрузку 4. SOS-диод 5, конденсатор 6, резистор 7 и катушку индуктивности 8.
Высокочастотный генератор импульсов на основе SOS-диода работает следующим образом. При открывании коммутатора 1 от источника питания 3 через цепь, состоящую из последовательно включенных конденсатора 6, катушки 1Шдуктивности 8 и SOS-диода 5 протекает ток, при этом конденсатор 6 заряжается. Далее в нуле зарядного тока коммутатор 1 закрывается, а коммутатор 2 открывается, после чего начинается разрядка конденсатора 6 через коммутатор 2, SOSдиод 5 и катушку индуктивности 8, до тех пор, пока SOS-диод 5 не восстановится и ток разрядки не оборвётся. При обрыве же тока на SOS-диоде 5 наблюдается импульс напряжения длительности 300 не, отрицательной амплитудой более десятка раз больше напряжения питания источника напряжеьшя 3. Далее коммутатор 2 закрывается и процесс циклически повторяется.
При работе генератора на высокоомную нагрузку, на конденсаторе 6 происходит накопление заряда, поэтому для полной разрядки конденсатора 6 устанавливается резистор 7. Если нагрузка генератора является низкоомной, то резистор 7 не нужен.
Принцип работы полупроводникового диодного прерывателя тока состоит в следующем. Импульс прямого тока малой длительности в базе возле р-п перехода создает тонкий слой инжектированной плазмы, в которой сосредоточена основная тастъ накопленного заряда. При протекании тока обратной накачки происходит рассасывание плазменного слоя у р-п перехода с одновременным дрейфовым выносом дырок из остальной части базы. SOS-диоды (Semiconductor Opening Switch) - новые высоковольтные приборы, в основе которых р-р-п-п -структура, обладающая меньщим временем обрыва тока (4-25 не) 3.
С помощью заявляемого устройства впервые получен слаботочный частотный SOS-эффехт. Реализованы импульсы напряжения амплитудой 4.5 кВ при напря:жешш прггания источника 3 равным 300 В частотой повторения более 100 кГц. Яагяузхой генератора 4 служила лампа барьерного разряда.
Источники информации.
1.Рукин С.Н. Генераторы мощных наносекундных импульсов с полупроводниковыми прерывателями тока // Приборы и техника эксперимента. 1999, N4, с. 5-36.
2.Патент RU №2009611, опубликован в Б.И. №5, от 15.03.94г. (прототип).
3.Патент RU №2156014, опубликован в Б.И. №25, от 10.09.2000г.