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Dokumentenidentifikation DE4334429A1 14.04.1994
Titel Pulsgenerator
Anmelder Kabushiki Kaisha Meidensha, Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Inatomi, Hiroshi, Tokio/Tokyo, JP;
Sakugawa, Takashi, Tokio/Tokyo, JP;
Yanase, Hisashi, Tokio/Tokyo, JP;
Koganezawa, Takehisa, Tokio/Tokyo, JP;
Hara, Kiyoshi, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Manitz, G., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Finsterwald, M., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing., 80538 München; Rotermund, H., Dipl.-Phys., 70372 Stuttgart; Heyn, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 08.10.1993
DE-Aktenzeichen 4334429
Offenlegungstag 14.04.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.04.1994
IPC-Hauptklasse H03K 3/53
Zusammenfassung Ein Pulsgenerator ist zusammengesetzt aus einem Schaltmittel, um die Versorgung eines ersten Stroms durch einen Schaltkreis zu schalten, einem ersten Kondensator, der mit dem Schaltmittel in Reihe geschaltet ist, und der durch den ersten Strom primär geladen wird, einem spannungserhöhenden Mittel mit einer Primärwicklung, die seriell mit dem ersten Kondensator verbunden ist, und einer Sekundärwicklung, um den Spannungsausgang durch den ersten Strom zu erhalten, einem magnetischen Schaltmittel von schaltbarem Stromfluß mit einer Primärwicklung, die in Reihe mit der Sekundärwicklung des spannungserhöhenden Mittels verbunden ist, und einer Sekundärwicklung, einem zweiten Kondensator, der mit der Sekundärwicklung des magnetischen Schaltmittels verbunden ist und durch den Ausgang daraus geladen wird, und einem Entlademittel, das mit dem zweiten Kondensator verbunden ist, um die Pulsentladung zu erzeugen, wenn geladene Spannung des zweiten Kondensators daran angelegt wird, indem das magnetische Schaltmittel geschaltet wird.

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen Pulsgenerator, der kurze Pulse mit hoher Spannung und großem Betrag des Stromes erzeugt. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen derartigen Pulsgenerator, der einen Halbleiterschalter und einen sättigbaren Transformator einschließt.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Im allgemeinen ist ein Gerät für die Laser-Puls-Erregung, die Pulsplasmaerzeugung oder die Pulsdenitrierung als ein Pulsgenerator wohl bekannt. Um den gewünschten Puls zu erhalten, werden Entladungsschalter verwendet, wie Thyratron- und Trigatron-Schalter, um Hochspannung und einen großen Betrag von Strom direkt zu schalten. Eine Kombination eines Halbleiterschalters und einer sättigbaren Drossel, die als ein magnetischer Schalter wirkt, wird auch verwendet.

Zusätzlich wird ein sättigbarer Transformator für das Erhöhen der Spannung gleichzeitig mit der Pulskomprimierung, um die Last eines schaltenden Gerätes zu verringern, auch für die Pulserzeugung verwendet.

Fig. 5 veranschaulicht einen herkömmlichen Schaltkreis, der eine sättigbare Drossel einschließt. Eine Wellenform, die von dem Schaltkreis erzeugt wird, ist auch in der Figur veranschaulicht. Eine Vielzahl von Thyristoren TH, die als ein Halbleiterschalter bei Hochspannung wirken, sind in Reihe geschaltet. Ein Kondensator C11, der mit dem Schaltkreis verbunden ist, wird durch Hochspannung aufgeladen. Eine Drossel L ist stromaufwärts des Kondensators C11 angeordnet. Ein erster Strom I1 wird durch einen Kurzschluß aus dem Reihenschaltkreis erzeugt, der den Kondensator C11 und die Drossel L einschließt. Die Polarität des Kondensators C11 wird dadurch invertiert, um eine Spannung zweimal jener zu erzeugen, die aus der LC-Inversion über die Reihenschaltung der Kondensatoren C11 und C12 erhalten wird. Ein zweiter Strom I2 komprimierten Pulses wird durch diese Hochspannung erzeugt, und zwar bei einem Schaltkreis, der eine sättigbare Drossel SR1, Kondensatoren C11, C12 und C2 enthält, welche in Reihe geschaltet sind. Dann wird ein dritter Strom I3 komprimierten Pulses durch die Spannung des Kondensators C2 an einem Schaltkreis erzeugt, der eine sättigbare Drossel SR2, Kondensatoren C3 und C2 enthält, welche in Reihe geschaltet sind. Schließlich wird ein komprimierter Puls I4 mit einem großen Betrag von Strom und hoher Spannung an dem Schaltkreis erzeugt, der eine sättigbare Drossel SR3 und eine Entladeröhre DT einschließt.

Jedoch ist in dem herkömmlichen Pulsgenerator, der Entladungsschaltervorrichtungen umfaßt, die Lebenszeit der Schaltervorrichtungen sehr kurz, z. B. 107 bis 108 Pulse. Daher ist, wenn der Schaltkreis wiederholt betrieben wird, die Beständigkeit der Schaltervorrichtung begrenzt.

Auf der anderen Seite ist in dem herkömmlichen Pulsgenerator, der die Kombination des Halbleiterschalters und der sättigbaren Drossel umfaßt, die Spannungsfestigkeit der Schaltervorrichtungen kleiner als jene der Entladungsschaltervorrichtungen. Daher muß eine Vielzahl von Halbleiterschaltern in Reihe geschaltet werden, um Hochspannung zu erzeugen. Dies veranlaßt den Schalterschaltkreis vergrößert zu sein, weil ein Ansteuerungsschaltkreis und ein Abweiseschaltkreis jeder Schaltervorrichtung beigefügt werden, und zwar entsprechend der Anzahl der Reihenschaltung. Zusätzlich wird die Spannung, an der der jeweilige Schalter teilhat, ungleich, wenn die Schalterzeitsteuerung gestört wird. Auf der anderen Seite können die Schalter parallel geschaltet werden, jedoch fließt Überstrom durch den Schalter, wenn die Schalterzeitsteuerung gestört ist oder irgendeiner der Schalter versagt hat. Dies veranlaßt weitere Schalter, zu versagen.

Die Verwendung eines Pulstransformators für die Spannungserhöhung, um die Anzahl der Schaltervorrichtungen zu verringern, und die Reduzierung der Schaltspannung zu ungefähr 1/2 von jener der Ausgangsspannung durch einen LC-Inversionsschaltkreis sind beide verfügbar, jedoch werden die Anzahl der Schaltgeräte und die Anzahl der komprimierten magnetischen Pulse nicht minimiert. Dies vergrößert den Schaltkreis verglichen mit jenem, der den entladenden Schalter einschließt.

Die Minimierung des Schaltkreises kann ausgeführt werden, indem ein einzelner sättigbarer Transformator verwendet wird, um die Funktion der Spannungserhöhung und der magnetischen Pulskompression zu vereinigen. Jedoch wird die Windungszahl der Sekundärwicklung des sättigbaren Transformators größer, um das Spannungserhöhungsverhältnis zu erhöhen, weil ein Transformator zwei Funktionen vereinigt. Dies erhöht die Induktivität, was die LC-Resonanzzeit während der Pulskompression dazu veranlaßt, verlängert zu werden. So ist die Erzeugung eines kurzen Pulses begrenzt. Auf der anderen Seite muß das Windungsverhältnis der Wicklung reduziert werden, um die Induktivität bei dem Sekundärbereich des sättigbaren Transformators zu erhöhen. Dies veranlaßt das Spannungserhöhungsverhältnis dazu, verringert zu werden, und die Last auf der Schaltervorrichtung, erhöht zu werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, einen Pulsgenerator zu schaffen, welcher Pulse mit hoher Spannung und großem Betrag des Stroms erzeugen kann.

Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Pulsgenerator zu schaffen, der eine Halbleiterschaltervorrichtung einschließt, deren Steuerspannung verringert ist.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Größe eines derartigen Pulsgenerators zu minimieren.

Um die vorgenannten und andere Ziele zu erreichen ist ein Pulsgenerator zusammengesetzt aus einem Schaltmittel, um die Versorgung eines ersten Stroms durch einen Schaltkreis zu schalten, einem ersten Kondensator, der mit dem Schaltmittel in Reihe geschaltet ist und primär durch den ersten Strom geladen wird, einem spannungserhöhenden Mittel, das eine Primärwicklung, die in Reihe mit dem ersten Kondensator geschaltet ist, und eine zweite Wicklung hat, um einen Spannungsausgang durch den ersten Strom zu erhalten, einem magnetischen Schaltmittel von schaltbarem Stromfluß mit einer Primärwicklung, die in Reihe mit der Sekundärwicklung des spannungserhöhenden Mittels geschaltet ist, und einer Sekundärwicklung, einem zweiten Kondensator, der mit der Sekundärwicklung des magnetischen Schaltmittels verbunden ist und durch die Ausgabe daraus geladen wird, und einem Entlademittel, das mit dem zweiten Kondensator verbunden ist, um eine Pulsentladung zu erzeugen, wenn geladene Spannung des zweiten Kondensators durch das Schalten des magnetischen Schaltmittels daran angelegt wird.

Das Schaltmittel kann aus einer Reihen- oder einer Parallelschaltung einer Vielzahl von Halbleiterschaltern gebildet werden.

Wenn das Schaltmittel aus der Reihenschaltung gebildet wird, kann das spannungserhöhende Mittel aus einem Spannungserhöhenden Transformator gebildet werden. Ist auf der anderen Seite das Schaltmittel aus der Parallelschaltung gebildet, kann der spannungserhöhende Transformator aus einer Vielzahl von Pulstransformatoren oder sättigbaren Transformatoren gebildet sein, entsprechend jeder Verbindung der Halbleiterschalter. Die primären und sekundären Wicklungen des spannungserhöhenden Mittels können in dem Windungsverhältnis derart gewickelt sein, daß das Hochspannungserhöhungsverhältnis erhältlich ist, worin das spannungserhöhende Mittel ein spannungserhöhender Transformator ist.

Das magnetische Schaltmittel kann ein sättigbarer Transformator mit einem Kern sein, welcher sättigbar ist, wenn der zweite Kondensator vollständig geladen ist. Die Windungszahl der Sekundärwicklung des magnetischen Schaltmittels wird verringert, um das Spannungserhöhungsverhältnis dabei zu verringern.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm, das einen Schaltkreis eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;

Fig. 2 ein schematisches Diagramm, das einen Schaltkreis eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;

Fig. 3 ein schematisches Diagramm, das einen Schaltkreis eines dritten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;

Fig. 4 ein schematisches Diagramm, das einen Schaltkreis eines vierten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und

Fig. 5 ein schematisches Diagramm, das einen Schaltkreis und eine daraus erzeugte Wellenform nach dem Stand der Technik veranschaulicht.

Beschreibung der bevorzugten Ausführung

Bezugnehmend auf Fig. 1, die ein schematisches Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, ist ein Halbleiterschalter SW als ein anfänglicher Stufenschalter angeordnet, der eine Halbleiterschaltervorrichtung, wie einen GTO- bzw. Abschalt-Thyristor, einen SI-Thyristor und ein IGBT, und einen Tor-Steuerschaltkreis und einen Abweiserschaltkreis der Schaltvorrichtung einschließt. Eine erste sättigbare Drossel SI1, ein erster Kondensator C0 und eine Primärwicklung eines spannungserhöhenden Transformators T zur Erhöhung der Spannung eines Schaltkreises sind in Reihe geschaltet. Der Schaltkreis ist mit dem Halbleiterschalter SW in Reihe geschaltet. Eine Primärwicklung eines sättigbaren Transformators ST1 ist in Reihe mit einer Sekundärwicklung des spannungserhöhenden Transformators T geschaltet, dann ist eine Sekundärwicklung des sättigbaren Transformators ST1 parallel mit einem Reihenschaltkreis zwischen einem zweiten Kondensator C1 und einem Kondensator CP geschaltet. Eine Entladungsröhre DT und eine zweite sättigbare Drossel SI2 sind jeweils parallel mit dem Kondensator CP geschaltet.

Die ersten und zweiten sättigbaren Drosseln SI1 und SI2 schließen magnetische Kerne mit großer effektiver magnetischer Flußdichte (ΔB) ein, z. B. einen magnetischer Kern, der aus einer ferroamorphen Legierung, einer Ferro-Ultramikrokristall-Legierung oder einer amorphen Kobaltlegierung gebildet ist. Die erste Drossel SI1 wirkt als eine magnetische Hilfe, um dem Betrieb des Halbleiterschalters SW zu helfen, auf der anderen Seite wirkt die zweite Drossel SI2 als ein Mittel, um eine Vorpulserzeugung zu verringern, durch das Umleiten von Strom, der bei dem zweiten Kondensator C1 geladen wird, und zwar durch die Entladeröhre DT. So ist die Entladung des Kondensators C1 blockiert, um die Erzeugung des Vorpulses bei der Entladeröhre DT zu verhindern. Die zweite Drossel SI2 liefert auch Strom in Richtung auf die Entladeröhre DT, indem der Entladestrom aus dem Kondensator C1 blockiert wird. Die zweite sättigbare Drossel SI2 kann durch einen Luftkern ersetzt werden.

Der erste sättigbare Transformator ST1 schließt einen magnetischen Kern mit einem hohen Rechteckverhältnis ein, z. B. einen magnetischen Kern, der aus einer ferroamorphen Legierung, einer Ferro-Ultramikrokristall-Legierung oder einer amorphen Kobaltlegierung gebildet ist. Die Primärwicklung und die Sekundärwicklung des Transformators ST1 sind so gewickelt, daß das Windungsverhältnis reguliert wird, um die Spannung geringfügig zu erhöhen oder zu erniedrigen. Zum Beispiel ist das Wicklungsverhältnis des Transformator ST1 bevorzugt, bei 1 : 2 bestimmt zu sein.

Die Kondensatoren C0, C1 und CP können aus Materialien mit niedriger Induktivität und hoher Spannungsfestigkeit gebildet werden, um einen kurzen Puls von hoher Spannung zu erzeugen. Ein Keramikkondensator oder ein Ölkondensator wird vorzugsweise verwendet.

Die Sekundärwicklung des spannungserhöhenden Transformators T wird reguliert, um eine größere Windungszahl als jene der Primärwicklung desselben zu haben, derart, daß das Hochspannungserhöhungsverhältnis erhalten werden kann.

Das vorgenannte Ausführungsbeispiel wirkt wie folgt:

Der erste Kondensator C0 wird durch die Gleichstrom-Leistungs-Quelle DC bei Hochspannung geladen. Dann schaltet der Halbleiterschalter SW den Strom AN, um den Primärstrom I0 aus dem Kondensator C0 in Richtung auf die Primärwicklung des spannungserhöhenden Transformators T über die erste sättigbare Drossel SI1 und den Halbleiterschalter SW zu liefern.

Gemäß dem Stromfluß von I0 transformiert der Spannungserhöhende Transformator T die Spannung, die entsprechend dem Windungsverhältnis erhöht wird, z. B. 1 : 6, in Richtung auf die Sekundärwicklung desselben. Die sättigbare Drossel SI1 wirkt als eine magnetische Hilfe des Halbleiterschalters SW, um den Schaltverlust des Schalters SW zu verringern. So kann der Schalter SW bei einer Stromspitze verwendet werden, die höher ist als jene, die ohne die magnetische Hilfe ausgeführt wird.

Der Strom I1 fließt bei dem Sekundärbereich des spannungserhöhenden Transformators T aus der Sekundärwicklung desselben in Richtung auf die erste Wicklung des sättigbaren Transformators ST1. Gemäß dem Stromfluß von I1 wird der sättigbare Transformator ST1 in dem Nicht-Sättigungsbereich betrieben. Die Spannung, die dem Windungsverhältnis der Wicklung, die die Spannung erhöht hat, entsprechend erhöht wurde, wird an der Sekundärwicklung des sättigbaren Transformators ST1 erhalten. Der Kondensator C1 wird durch den Strom I2 in dem Nicht-Sättigungsbereich geladen. Während des Ladens wird die sättigbare Drossel SI2 in der Richtung des Stroms I2 magnetisiert, welcher ohne weiteres fließfähig ist. Der sättigbare Transformator ST1 ist so entworfen, daß der Kern desselben gesättigt ist, wenn der Fluß des Stroms I2 beendet wird. So wird, wenn der Fluß des Stroms I2 beendet wird, der sättigbare Transformator ST1 in dem Sättigungsbereich betrieben. Dann sind der Primärbereich und der Sekundärbereich des Transformators ST1 unverbunden. Die elektrische Ladung, die auf den Kondensator C1 geladen wird, wird durch den sättigbaren Transformator ST1 gesättigt, daher fließt umgekehrter Strom I2&min;, dann überträgt sich die elektrische Ladung zum Kondensator CP. So erreicht die Spannung an der Entladungsröhre DT das Niveau der Erzeugung. Der sättigbare Transformator ST1 wirkt nicht als der Transformator, sondern als das magnetische Schaltmittel, d. h. die sättigbare Drossel, um Strom I2&min; von komprimiertem Puls aus dem Kondensator C1 in Richtung auf die Sekundärwicklung des Transformators ST1 zu liefern. Der Kurzschlußstrom wird an die Entladungsröhre DT durch diesen Strom 121 geliefert, d. h. der kurze Puls, der hohe Spannung und einen großen Betrag von Strom hat, wird an die Röhre DT geliefert.

Gemäß dem vorgenannten Ausführungsbeispiel bilden der spannungserhöhende Transformator T und der sättigbare Transformator ST1 eine Kaskadenverbindung. So arbeitet der Spannungserhöhende Transformator T ausschließlich als eine Spannungserhöhende Vorrichtung, um das Spannungserhöhungsverhältnis zu erhöhen, daher kann die gewünschte erhöhte Spannung erhalten werden. Der sättigbare Transformator ST1 erniedrigt das Spannungserhöhungsverhältnis und die Windungszahl der Sekundärwicklung desselben, um die Induktivität nach der Sättigung zu verringern. Daher arbeitet der sättigbare Transformator ST1 ausschließlich als ein Pulskompressor, um das Kompressionsverhältnis der Pulslänge zu erhöhen.

Daher kann der Halbleiterschalter SW bei der niedrigeren Spannung betrieben werden. Darüber hinaus kann Hochspannung und pulskomprimierter Strom des belasteten Bereiches zur Verfügung gestellt werden.

Nun bezugnehmend auf Fig. 2, die ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, veranschaulicht der gleiche Buchstabe die gleiche Komponente wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Eine Vielzahl von Halbleiterschaltern SW ist parallel geschaltet, worin jeder Schaltkreis jeweils einen Kondensator C0 und eine sättigbare Drossel SI0 über einen Pulstransformator PT mit einem Windungsverhältnis von E1/2:E2/2 hat. Der Schalter kann durch den GTO ersetzt werden. Die Kondensatoren C0 werden aufgeladen und die Pulstransformatoren PT erhöhen die Pulsspannung der Kondensatoren C0. Die Sekundärbereiche der Pulstransformatoren sind in Reihe geschaltet. Ein sättigbarer Transformator ST, welcher die Spannung, die aus der Reihenschaltung erhalten wird, erhöht und komprimiert, ist mit dem Schaltkreis stromabwärts der Pulstransformatoren PT verbunden. Ein zweiter Kondensator C1 ist mit dem Schaltkreis stromabwärts des sättigbaren Transformators ST verbunden, um die Spannung zu laden, die bei dem Sekundärbereich des Transformators ST erzeugt wird.

Falls betrieben, übertragen die Schalter elektrische Ladung, die an den ersten Kondensatoren C0 geladen ist, an den zweiten Kondensator C1, um den Hochspannungspuls an den belasteten Bereich zu liefern, der mit dem Sekundärbereich des sättigbaren Transformators ST verbunden ist. Der sättigbare Transformator ST ist so entworfen, daß der Kern desselben gesättigt werden kann, wenn die Ladung des zweiten Kondensators C1 beendet ist.

Im allgemeinen ist die Erzeugung von Überschußspannung und -strom durch die Zeitsteuerungsstörung der parallel geschalteten Halbleiterschalter verursacht. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel können derartige Probleme durch die Anordnung jeweiliger Pulstransformatoren gegen den entsprechenden Halbleiterschalter vermieden werden. Überdies kann, weil der Schaltkreis in Reihe bei dem Sekundärbereich des sättigbaren Transformators ST geschaltet ist, ein Puls mit Hochspannung und einem großen Betrag von Strom aus dem Schaltkreis erzeugt werden.

Nun bezugnehmend auf Fig. 3, die ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, veranschaulicht der gleiche Buchstabe die gleiche Komponente wie im ersten Ausführungsbeispiel. Eine Vielzahl von Halbleiterschaltern SW sind parallel über den jeweiligen sättigbaren Transformator ST mit einem Windungsverhältnis von E1/2:E2/2 geschaltet. Jeder Schaltkreis schließt einen ersten Kondensator C0 und eine sättigbare Drossel SI0 ein. Der Schalter SW kann durch einen GTO, d. h. einen Abschalt-Thyristor, ersetzt werden. Die Kondensatoren C0 werden geladen und die sättigbaren Transformatoren ST erhöhen oder komprimieren die Pulsspannung der Kondensatoren C0. Die Sekundärbereiche der sättigbaren Transformatoren ST sind in Reihe geschaltet. Ein zweiter Kondensator C1 ist mit dem Schaltkreis stromabwärts der sättigbaren Transformatoren ST verbunden, um Spannung, die bei dem Sekundärbereich des Transformators ST erzeugt wird, zu laden.

Wenn betrieben, übertragen die Schalter elektrische Ladung, die auf die ersten Kondensatoren C0 geladen ist, an den zweiten Kondensator C1, um den Hochspannungspuls an den belasteten Bereich zu liefern, die mit dem Sekundärbereich des sättigbaren Transformators ST verbunden ist. Die sättigbaren Transformatoren ST sind so entworfen, daß die Kerne derselben gesättigt werden können, wenn die Ladung des zweiten Kondensators C1 beendet ist.

Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel können Probleme, die durch die Schalterzeitsteuerungsstörung verursacht werden, durch die Lokalisierung des jeweiligen sättigbaren Transformators gegen den entsprechenden Halbleiterschalter vermieden werden. Überdies kann, weil der Schaltkreis in Reihe bei dem zweiten Bereich des sättigbaren Transformators ST geschaltet ist, der Puls mit Hochspannung und dem großen Betrag von Strom aus dem Schaltkreis erzeugt werden.

Nun bezugnehmend auf Fig. 4, die ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, veranschaulicht der gleiche Buchstabe die gleiche Komponente wie das erste Ausführungsbeispiel. Eine Vielzahl von Halbleiterschaltern SW ist parallel über einen jeweiligen Pulstransformator PT mit einem Windungsverhältnis von E1/2:E2/2 geschaltet. Jeder Schaltkreis umfaßt einen ersten Kondensator C0 und eine sättigbare Drossel SI0. Der Schalter SW kann durch einen GTO ersetzt werden. Die Kondensatoren C0 werden geladen und die Pulstransformatoren ST erhöhen die Pulsspannung der Kondensatoren C0. Die Sekundärbereiche der Pulstransformatoren PT sind in Reihe geschaltet. Ein sättigbarer Transformator ST, welcher die Spannung, die aus der Reihenschaltung erhalten wird, erhöht oder komprimiert, ist mit dem Schaltkreis stromabwärts der Pulstransformatoren PT verbunden. Ein zweiter Kondensator C1 ist parallel mit dem Schaltkreis stromabwärts des sättigbaren Transformators ST geschaltet,um die Spannung, die an der Sekundärbereich des Transformators ST erzeugt wird, zu laden.

Wenn betrieben, übertragen die Schalter elektrische Ladung, die auf die ersten Kondensatoren C0 geladen wird, an den zweiten Kondensator C1, um den Hochspannungspuls an den belasteten Bereich zu liefern, die mit dem Sekundärbereich des sättigbaren Transformators ST verbunden ist. Der sättigbare Transformator ST ist so entworfen, daß der Kern desselben gesättigt werden kann, wenn die Ladung des zweiten Kondensators C1 abgeschlossen ist.

Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel können Probleme, die durch die Schalterzeitsteuerungsstörung verursacht werden, durch die Anordnung des jeweiligen Pulstransformators gegen den entsprechenden Halbleiterschalter vermieden werden. Überdies kann, weil der Schaltkreis bei dem Sekundärbereich des sättigbaren Transformators ST in Reihe geschaltet ist, der Puls mit Hochspannung und großem Betrag von Strom aus dem Schaltkreis erzeugt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Pulsspannung, die durch den Halbleiterschalter SW und den ersten Kondensator C0 erzeugt wird, durch die Anordnung des spannungserhöhenden Transformators T oder des Pulstransformators PT oder des sättigbaren Transformators ST erhöht werden. Die erhöhte Spannung wird durch den sättigbaren Transformator ST mit einer kleineren Windungszahl der Sekundärwicklung komprimiert, um den kurzen Puls zu erhalten. Daher kann die Steuerspannung des primären Stufenschalters um die erhöhte Spannung des Transformators erniedrigt werden. Dann kann die Spannungslast auf dem Halbleiterschalter auch verringert werden. Daher können die Verbindungsschritte der Halbleiterschaltervorrichtungen minimiert werden. So können der Schalterschaltkreis und der benachbarte Schaltkreis desselben vereinfacht und minimiert werden.

Zusätzlich wird die Pulsspannung, die durch den Transformator erhöht wird, durch den sättigbaren Transformator komprimiert. Daher kann das Spannungserhöhungsverhältnis des sättigbaren Transformators und die Windungszahl der Sekundärwicklung minimiert werden. So kann das Kernvolumen des sättigbaren Transformators reduziert werden, um die Minimierung des sättigbaren Transformators zu erlauben.

Während die vorliegende Erfindung im Ausdruck der bevorzugten Ausführung offenbart worden ist, um das bessere Verständnis der Erfindung zu vereinfachen, sollte es eingeschätzt werden, daß die Erfindung auf verschiedene Arten ausgeführt werden kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Daher sollte die Erfindung verstanden werden, alle möglichen Ausführungsbeispiele und Modifikationen der gezeigten Ausführungsbeispiele zu beinhalten, welche ausgeführt werden können, ohne von dem Prinzip der Erfindungen wie in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt, abzuweichen.


Anspruch[de]
  1. 1. Pulsgenerator, der umfaßt:

    ein Schaltmittel, um die Versorgung eines ersten Stroms durch einen Schaltkreis zu schalten,

    einen ersten Kondensator, der seriell mit dem Schaltmittel verbunden ist und primär durch den ersten Strom geladen wird,

    ein spannungserhöhendes Mittel mit einer Primärwicklung, die seriell mit dem ersten Kondensator verbunden ist, und einer Sekundärwicklung, um den Spannungsausgang durch den ersten Strom zu erhalten,

    ein magnetisches Schaltmittel von schaltbarem Stromfluß mit einer Primärwicklung, die seriell mit der Sekundärwicklung des spannungserhöhenden Mittels verbunden ist, und einer Sekundärwicklung,

    einen zweiten Kondensator, der mit der Sekundärwicklung des magnetischen Schaltmittels verbunden ist und durch den Ausgang daraus geladen wird, und

    ein Entlademittel, das mit dem zweiten Kondensator verbunden ist, um die Pulsentladung zu erzeugen, wenn die geladene Spannung des zweiten Kondensators daran angelegt wird, indem das magnetische Schaltmittel geschaltet wird.
  2. 2. Pulsgenerator nach Anspruch 1, worin das Schaltmittel aus einer Reihenschaltung einer Vielzahl von Halbleiterschalter gebildet ist.
  3. 3. Pulsgenerator nach Anspruch 1, worin das Schaltmittel aus einer Parallelschaltung einer Vielzahl von Halbleiterschaltern gebildet ist.
  4. 4. Pulsgenerator nach Anspruch 1, worin die Primär- und Sekundärwicklungen des spannungserhöhenden Mittels in dem Windungsverhältnis gewickelt sind, so daß das Hochspannungserhöhungsverhältnis erhältlich ist.
  5. 5. Pulsgenerator nach Anspruch 2, worin das Spannungserhöhende Mittel ein spannungserhöhender Transformator ist.
  6. 6. Pulsgenerator nach Anspruch 3, worin das Spannungserhöhende Mittel eine Vielzahl von jeder Verbindung der Halbleiterschalter entsprechenden Pulstransformatoren einschließt.
  7. 7. Pulsgenerator nach Anspruch 3, worin das Spannungserhöhende Mittel eine Vielzahl von jeder Schaltung der Halbleiterschalter entsprechenden sättigbaren Transformatoren einschließt.
  8. 8. Pulsgenerator nach Anspruch 1, worin das magnetische Schaltmittel ein sättigbarer Transformator ist.
  9. 9. Pulsgenerator nach Anspruch 1, worin das magnetische Schaltmittel weiter einen Kern umfaßt, welcher sättigbar ist, wenn der zweite Kondensator vollständig geladen ist.
  10. 10. Pulsgenerator nach Anspruch 1, worin die Windungszahl der Sekundärwicklung des magnetischen Schaltmittels verringert ist, um das Spannungserhöhungsverhältnis dabei zu verringern.






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