[其他]脉冲高压发生器

说明书

一种能简易且高效地改变脉冲高压峰值及发生频率的脉冲高压发生器．包括对交流电源来的电压升压的升压变压器，分别与该变压器初和次级绕组相连的用导通角控制交流电压的闸流晶体管和全波整流器，电容器，通过高速开关装置与次级绕组相连的放电电阻。闸流晶体管根据调整脉冲高压发生频率的调整装置确定的频率，在导通角内导通时，电容器充电；闸流晶体管截止时，高速开关装置接通，电容器放电，以产生放电电阻上的脉冲高压。

本发明涉及一种脉冲高压发生器，具体地说，是一种能够简易、便宜且高效地改变脉冲高压峰值和发生频率的高压发生器。

在常规的脉冲高压发生器中（如图16所示），直流高压电源1的输出电压V_Tr由高压同轴电缆通过导体2、3和限流电阻4加在例如高压电容器那样的能量存储电容性元件5上，以使该电容元件充电。存储在电容元件中的电荷借助于高速开关装置6，並通过导线8、9，向放电电阻7放电，以通过输出端10和11在负载12上加上一个脉冲高压。高速开关装置6主要利用一个用于脉冲高压发生器中的火花隙，该火花隙包括有适当间距的，且由适当种类、适当压力的绝缘气体隔绝的电极13和14，高速开关装置6可以是充氢闸流管或高速闸流晶体管。

当高速开关装置6是火花隙时，高速开关装置6的电极之间的距离这样来调节，使得点火电压Vs低于直流高压电源1的输出电压V_Tr。当加在电容元件5上的电压Vc在充电过程中到达点火电压Vs时，电极13和14之间便产生火花，两个电极之间立即短路，存储在电容元件5中的电荷便通过导体8和9、火花隙15和放电电阻7放电，以在输出端10和11之间产生一个陡升的脉冲高压。

以上所介绍的火花隙具有自点火形式。此外，为了起动该火花隙，也可应用一种外部控制式火花隙，在外部控制式火花隙中，电压Vc被确定为Vs＞Vc，一个脉冲电压叠加在电压Vc上，以触发火花隙或在该外部控制式火花隙中，在电极13和14之间装有一个第三触发电极，触发脉冲电压加在第三触发电极上。

如图16所示的一般的、众所周知的脉冲高压发生器存在与自点火式和外部控制式无关的众多弊端。

（1）当能量存储电容元件（以下当作一个电容器）5被充电时，直流高压电源1的输出电压V_Tr是通过限流电阻4和电容5的串联电路加到电容器5上的。限流电阻4所消耗的能量与因为焦耳损耗而供给电容为C的电容器5的能量CVc₂/2相等，这就导致了显著的功率损耗。

（2）因为限流电阻4在高速开关装置6接通时，要限制从直流高压电源4流来的电流，所以电阻4具有一个例如为0.5-10兆欧的电阻值。这是由于在开关装置6接通时，如果来自直流高压电源1的电流未被限流，高速开关装置6的火花就会成为持续的电弧放电，持续地流过电流I＝V_Tv/（Rc+Rm）。在该电流等式中，V_Tr为直流高压电源1的输出电压，Rc为限流电阻4的电阻值，Rm为放电电阻的电阻值。限流电阻4的电阻值与使电容器5充电的时间常数τ＝Rc·C非常有关。如果电阻值Rc增加得太大，时间常数则变大，就不能频繁地产生脉冲高压，从而防止发生脉冲高压的频率。另一方面，如果电阻值Rc被减小，则上述的持续电流变大，由此，电阻值Rc不能减得太小。不管怎样，鉴于以上弊端条目（1）中所述的原因，限流电阻4需要有0.5至10兆欧大的电阻值，大的功率容量和冷却装置。

为了解决在以上条目（1）和（2）中所述的问题，题为“变异短脉冲高压发生器”一文在1981年以Senichi Masuda的名字存卷的日本专利申请第56-144399号公布：图16的限流电阻4如〈＆＆〉