[发明专利]一种二电极气体开关用Marx触发器

说明书

技术领域

本发明涉及大功率固体激光器氙灯泵浦的初级电源，特别涉及一种二电 极气体开关用Marx触发器，适用于大功率固体激光器氙灯泵浦的初级电源系 统。

背景技术

在大功率固体激光器氙灯泵浦的初级电源系统中，二电极气体开关负责 将能量从能源组件传递到大功率脉冲氙灯负载，二电极气体开关用Marx触发 器(一般也称Marx发生器，本发明中因用来触发二电极气体开关，故称为Marx 触发器)是整个初级电源系统的关键部件之一。为了提高初级电源系统的输 出总能量，通常采用多台能源组件并联同步运行，由于能源组件对氙灯放电 是一个瞬态快速过程，基于能量集中的原则，多台能源组件并联运行对整个 二电极气体开关系统的同步性和时间抖动有一定要求，且要求开关系统的可 靠性和稳定性均很高。

二电极气体开关通常的工作电压选在其自击穿电压的40％～60％，以保证 自闪概率低，稳定性高；由于大功率氙灯负载决定了二电极气体开关的工作 电压较高(约20kV)，其自击穿电压对应更高(约40kV)，考虑一定的触发裕 度，二电极气体开关的触发脉冲幅值要求更高；同时，为了减小二电极气体 开关的击穿时间抖动，要求Marx触发器的触发脉冲的上升前沿也很陡峭。

Marx触发器不仅需要产生快前沿、高幅值的触发脉冲以保证二电极气体 开关的可靠击穿而且抖动小，而Marx触发器自身的建立时间抖动(Marx触发 器从第一对触发间隙被触发点火之后，到最后一级火花间隙击穿输出高压脉 冲所需要的时间称为Marx触发器的建立时间，建立时间的分散性称为建立时 间抖动)也对整个气体开关系统的同步性和时间抖动有很大的影响。一方面 Marx触发器建立时间抖动随其工作欠压比的提高而减小，另一方面欠压比提 高后必然导致自击穿概率增大，系统可靠性降低；因此，要求二电极气体开 关用Marx触发器工作在较低的欠压比下，且建立时间抖动小，这样传统的单 级触发的Marx触发器便不能满足需求，需要采取改进措施来保证Marx触发器 的同步性和可靠性来满足气体开关系统。

Marx触发器实际应用电路详细参见专利申请号为200910022925.5的《一 种二电极气体开关的Marx触发器的输出保护电路》；由于Marx触发器输出端接 在二电极气体开关和磁开关之间的公共节点上，磁开关的伏秒量满足Marx触 发器触发脉冲触发二电极气体开关之前不饱和，在二电极气体开关触发导通 之后，主储能单元向氙灯负放电时磁开关迅速饱和导通，而此时Marx触发器 内部间隙尚未熄弧，由于主储能单元的容量很大，短时间内相当于在Marx触 发器输出端反向施加一个恒压源，此时由于隔离间隙处于导通状态，且Marx 触发器最后一级储能电容对外壳电位最高，一旦此处绝缘出现故障，发生对 外壳(即地电位)击穿，主储能单元将直接对地放电，电流过大可能导致能 源组件中的主储能单元发生严重故障，虽然此故障现象出现概率很低，但危 害很大，因此有必要采取保护措施防止这种故障现象的出现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二电极气体开关用Marx触发器，能够使Marx 触发器工作在较低的欠压比下，其建立时间抖动小以保证气体开关系统在大 功率固体激光器氙灯泵浦的初级电源中工程应用时的可靠性、安全性与同步 性。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的。

一种二电极气体开关用Marx触发器，包括同轴金属密封筒，位于同轴金 属密封筒中央的绝缘板，设置在绝缘板上具有多级的被动触发间隙的触发电 路和具有多级的自击穿间隙的升压电路；所述触发电路的输入端分别接入高 压直流和触发信号，触发电路的输出端连接升压电路的输入端，升压电路的 输出端输出二电极气体开关用触发脉冲；其特征在于，在同轴金属密封筒内 设置有隔离间隙、隔直电容、泄放电阻；所述升压电路的输出端依次串联隔 离间隙、隔直电容后，向同轴金属密封筒外输出二电极气体开关用触发脉冲， 所述隔离间隙和隔直电容的公共节点处连接一个用于释放隔直电容残压的泄 放电阻。

本发明的进一步改进和特点在于：

(1)所述被动触发间隙的第一级的两侧并联有一辅助放电电容。

(2)所述被动触发间隙、自击穿间隙、隔离间隙位于同一中心线上。

(3)所述泄放电阻的一端电连接所述隔离间隙和隔直电容的公共节点， 其另一端电连接所述同轴金属密封筒的筒壁。