DE4334429C2

DE4334429C2 - Pulsgenerator

Info

Publication number: DE4334429C2
Application number: DE4334429A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Inatomi; Takashi Sakugawa; Hisashi Yanase; Takehisa Koganezawa; Kiyoshi Hara
Original assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1995-03-09
Anticipated expiration: 2013-10-09
Also published as: DE4334429A1; CA2108080C; CA2108080A1; US5514918A; JPH06120783A; JP3318981B2

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Pulsgenera tor. Ein derartiger Pulsgenerator soll kurze Pulse mit hoher Spannung und großem Betrag des Stromes erzeugen.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Aus der DE-OS 38 35 986 ist ein Hochspannungsimpulsgenerator für Linearbeschleuniger, Radareinrichtungen, Excimer-Laser usw. bekannt. Diese Schrift geht auf Probleme bei herkömmli chen amorphen Legierungen als Kernwerkstoffe für Magnetschal ter ein, weil amorphe Legierungen keine ausreichende zeitli che Stabilität aufweisen. Sie will einen Hochspannungs-Im pulserzeuger mit mindestens einem Magnetschalter angeben, dessen Magnetkern aus einer weichmagnetischen Eisenlegierung besteht, deren magnetische Eigenschaften gut ausgeglichen sind. Um dieses Ziel zu erreichen wird, eine Legierung aus Eisen; und Kobalt und/oder Nickel; Cu, Si, B, sowie erstens mindestens einem der Elemente Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti, und Mo; zweitens mindestens einem der Elemente V, Cr, Al, der Elemente der Platingruppe, Sc, Y, der seltenen Erden Au, Zn, Se und Re; und drittens mindestens einem aus C, Ge, P, Ga, Sb, In, Be, As in bestimmten Verhältnissen angegeben. In der Schrift wird auch ein Pulsgenerator gezeigt, der ein Schaltmittel, um die Versorgung eines ersten Stromes durch einen Schaltkreis zu schalten, einen ersten Kondensator, der seriell mit dem Schaltmittel verbunden ist und primär durch den ersten Strom geladen wird, ein magnetisches Schaltmittel von schaltbarem Stromfluß einen zweiten Kondensator, der mit dem Schaltausgang des magnetischen Schaltmittels verbunden ist und durch den Ausgang daraus geladen wird, und ein Entlademittel, um die Pulsentladung zu erzeugen, umfaßt.

Weiter wird in der DE-40 10 366 C2 ein Hochspannungsimpuls generator angegeben, der sich mit hoher Impulswiederholfre quenz sowie mit hoher Zuverlässigkeit unabhängig von Änderun gen, die an einzelnen Schaltungselementen, in der Eingangs spannung oder der Belastung auftreten, betreiben lassen soll. Hierzu weist ein Hochspannungsimpulsgenerator mit einer Impulskompressionsschaltung, die einen Hauptkondensa tor, einen Spitzenwertkondensator und eine dazwischenliegen de Sättigungsdrossel enthält, weiter die Merkmale auf, daß eine auf der Eingangsseite der Impulskompressionsschaltung liegende Spule vorhanden ist, deren Induktivität zur Steue rung der Dauer des an der Sättigungsdrossel auftretenden Spannungsimpulses in Abhängigkeit vom Wirkungsgrad der Ener gieübertragung vom Hauptkondensator auf den Spitzenwertkon densator veränderbar ist.

Aus der ebenfalls vorveröffentlichten DE-OS 40 29 989 ist ein Hochleistungspulsgenerator geringer Impedanz insbeson dere für Pulslaser bekannt. Dieser Hochleistungspulsgenerator soll den Vorteil aufweisen, daß eine sehr niederinduktive Charge-Transfer-Schaltung mit gleichzeitig hohen Pulsspan nungen bei gutem Übertragungswirkungsgrad betrieben werden können. Hierzu liegen mehrere Ladungskapazitäten vor, die nach der Beendigung des Auflagevorgangs unter Spannungs vervielfachung separat in Reihe zueinander schaltbar sind. Aus der DE 40 30 184 A1 des gleichen Anmelders ist ein wei terer Hochleistungspulsgenerator bekannt, der einerseits eine über eine Spannungsverdopplung hinausgehende Spannungs vervielfachung ermöglichen soll, und andererseits eine extrem niedrige Ausgangsimpedanz erreichen soll, so daß mit dem Hochleistungspulsgenerator auf niederohmige Lasten ohne aufwendige Anpassungsnetzwerke und eventuell notwendige Schalter für höchste Spannungen gearbeitet werden kann.

Im allgemeinen sind demnach Geräte für die Laserpulserre gung, die Pulsplasmaerzeugung oder die Pulsdenitrierung als ein Pulsgenerator wohlbekannt. Um den gewünschten Puls zu erhal ten, werden Entladungsschalter verwendet, wie Thyratron- und Trigatron-Schalter, um Hochspannung und einen großen Betrag von Strom direkt zu schalten. Eine Kombination eines Halb leiterschalters und einer sättigbaren Drossel, die als ein magnetischer Schalter wirkt, wird auch verwendet.

Zusätzlich wird ein sättigbarer Transformator für das Erhö hen 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 ver anschaulicht. Eine Vielzahl von Thyristoren TH, die als ein Halbleiterschalter bei Hochspannung wirken, sind in Reihe geschaltet. Ein Kondensator C₁₁, der mit dem Schaltkreis ver bunden ist, wird durch Hochspannung aufgeladen. Eine Drossel L ist stromaufwärts des Kondensators C₁₁ angeordnet. Ein er ster Strom I₁ wird durch einen Kurzschluß aus dem Reihen schaltkreis erzeugt, der den Kondensator C₁₁ und die Drossel L einschließt. Die Polarität des Kondensators C₁₁ wird da durch invertiert, um eine Spannung zweimal jener zu erzeu gen, 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 er zeugt, 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 Entla dungsschaltervorrichtungen umfaßt, die Lebenszeit der Schal tervorrichtungen 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 Pulsgenera tor, der die Kombination des Halbleiterschalters und der sät tigbaren Drossel umfaßt, die Spannungsfestigkeit der Schal tervorrichtungen kleiner als jene der Entladungsschalter vorrichtungen. Daher muß eine Vielzahl von Halbleiterschal tern in Reihe geschaltet werden, um Hochspannung zu erzeu gen. Dies veranlaßt den Schalterschaltkreis vergrößert zu sein, weil ein Ansteuerungsschaltkreis und ein Abweise schaltkreis 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 Spannungser höhung, um die Anzahl der Schaltervorrichtungen zu verrin gern, und die Reduzierung der Schaltspannung zu ungefähr 1/2 von jener der Ausgangsspannung durch einen LC-Inversions schaltkreis sind beide verfügbar, jedoch werden die Anzahl der Schaltgeräte und die Anzahl der komprimierten magneti schen Pulse nicht minimiert. Dies vergrößert den Schaltkreis verglichen mit jenem, der den entladenden Schalter ein schließt.

Die Minimierung des Schaltkreises kann ausgeführt werden, indem ein einzelner sättigbarer Transformator verwendet wird, um die Funktion der Spannungserhöhung und der magneti schen Pulskompression zu vereinigen. Jedoch wird die Win dungszahl der Sekundärwicklung des sättigbaren Transfor mators 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, ver ringert zu werden, und die Last auf der Schaltervorrichtung, erhöht zu werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Pulsgenerator zu schaffen, welcher Pulse mit hoher Spannung und großem Betrag des Stroms erzeugen kann, eine Halbleiterschaltervorrichtung einschließt, deren Steuer spannung verringert ist und die Größe eines derartigen Puls generators zu minimieren.

Um dieses Ziel zu erreichen, weist der Pulsgenerator die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.

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

Wenn das Schaltmittel aus der Reihenschaltung gebildet wird, kann das spannungserhöhende Mittel aus einem Spannungs erhöhenden 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 Wick lungen des spannungserhöhenden Mittels können in dem Win dungsverhältnis derart gewickelt sein, daß das Hochspannungs erhöhungsverhältnis erhältlich ist, worin das spannungserhö hende Mittel ein spannungserhöhender Transformator ist.

Das magnetische Schaltmittel kann ein sättigbarer Transforma tor 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 ver ringern.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

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

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

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

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

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

Fig. 5 ein schematisches Diagramm, das einen Schalt kreis 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 Er findung zeigt, ist ein Halbleiterschalter SW als ein anfäng licher Stufenschalter angeordnet, der eine Halbleiter schaltervorrichtung, wie einen GTO- bzw. Abschalt-Thyristor, einen SI-Thyristor und ein IGBT, und einen Tor-Steuerschalt kreis und einen Abweiserschaltkreis der Schaltvorrichtung einschließt. Eine erste sättigbare Drossel SI₁, ein erster Kondensator C₀ und eine Primärwicklung eines spannungser höhenden 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 C_P geschaltet. Eine Entladungsröhre DT und eine zweite sättigbare Drossel SI₂ sind jeweils parallel mit dem Kondensator C_P geschaltet.

Die ersten und zweiten sättigbaren Drosseln SI₁ und SI₂ schließen magnetische Kerne mit großer effektiver magneti scher Flußdichte (ΔB) ein, z. B. einen magnetischer Kern, der aus einer ferroamorphen Legierung, einer Ferro-Ultrami krokristall-Legierung oder einer amorphen Kobaltlegierung gebildet ist. Die erste Drossel SI₁ wirkt als eine magne tische 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 Kondensa tor 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 ver hindern. 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 magne tischen Kern mit einem hohen Rechteckverhältnis ein, z. B. einen magnetischen Kern, der aus einer ferroamorphen Legie rung, einer Ferro-Ultramikrokristall-Legierung oder einer amorphen Kobaltlegierung gebildet ist. Die Primärwicklung und die Sekundärwicklung des Transformators ST₁ sind so ge wickelt, 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 C_P können aus Materialien mit niedriger Induktivität und hoher Spannungsfestigkeit gebil det werden, um einen kurzen Puls von hoher Spannung zu erzeu gen. 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 Hochspan nungserhöhungsverhältnis erhalten werden kann.

Das vorgenannte Ausführungsbeispiel wirkt wie folgt:

Der erste Kondensator C₀ wird durch die Gleichstrom-Lei stungs-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 sät tigbare Drossel SI₁ und den Halbleiterschalter SW zu lie fern.

Gemäß dem Stromfluß von I₀ transformiert der spannungs erhöhende 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 spannungser höhenden Transformators T aus der Sekundärwicklung desselben in Richtung auf die erste Wicklung des sättigbaren Transfor mators 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 magneti siert, 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 sät tigbare Transformator ST₁ in dem Sättigungsbereich betrie ben. Dann sind der Primärbereich und der Sekundärbereich des Transformators ST₁ unverbunden. Die elektrische Ladung, die auf den Kondensator C₁ geladen wird, wird durch den sättig baren Transformator ST₁ gesättigt, daher fließt umgekehrter Strom I_2′, dann überträgt sich die elektrische Ladung zum Kondensator C_P. So erreicht die Spannung an der Entladungs röhre DT das Niveau der Erzeugung. Der sättigbare Transforma tor ST₁ wirkt nicht als der Transformator, sondern als das magnetische Schaltmittel, d. h. die sättigbare Drossel, um Strom I_2′ 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 span nungserhöhende Transformator T und der sättigbare Transfor mator ST₁ eine Kaskadenverbindung. So arbeitet der spannungs erhöhende Transformator T ausschließlich als eine spannungs erhöhende Vorrichtung, um das Spannungserhöhungsverhältnis zu erhöhen, daher kann die gewünschte erhöhte Spannung erhal ten werden. Der sättigbare Transformator ST₁ erniedrigt das Spannungserhöhungsverhältnis und die Windungszahl der Sekun därwicklung desselben, um die Induktivität nach der Sätti gung zu verringern. Daher arbeitet der sättigbare Transforma tor 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 Ausführungsbei spiel 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 wer den. Die Kondensatoren C₀ werden aufgeladen und die Puls transformatoren PT erhöhen die Pulsspannung der Kondensato ren 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 Konden sator C₁ ist mit dem Schaltkreis stromabwärts des sättig baren 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 zwei ten Kondensator C₁, um den Hochspannungspuls an den belaste ten 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 geschal teten Halbleiterschalter verursacht. Gemäß dem zweiten Aus führungsbeispiel können derartige Probleme durch die Anord nung 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 er zeugt werden.

Nun bezugnehmend auf Fig. 3, die ein drittes Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung zeigt, veranschaulicht der gleiche Buchstabe die gleiche Komponente wie im ersten Aus führungsbeispiel. 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 Puls spannung 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 bela steten Bereich zu liefern, die mit dem Sekundärbereich des sättigbaren Transformators ST verbunden ist. Die sättigbaren Transformatoren ST sind so entworfen, daß die Kerne dersel ben 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 Transfor mators 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 Ausführungsbei spiel 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 sät tigbare Drossel SI₀. Der Schalter SW kann durch einen GTO ersetzt werden. Die Kondensatoren C₀ werden geladen und die Pulstransformatoren ST erhöhen die Pulsspannung der Kondensa toren 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 strom abwärts 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. Über dies 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 sät tigbaren Transformators ST erhöht werden. Die erhöhte Span nung 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 Spannungs last auf dem Halbleiterschalter auch verringert werden. Daher können die Verbindungsschritte der Halbleiterschalter vorrichtungen minimiert werden. So können der Schalterschalt kreis und der benachbarte Schaltkreis desselben vereinfacht und minimiert werden.

Zusätzlich wird die Pulsspannung, die durch den Transforma tor erhöht wird, durch den sättigbaren Transformator kompri miert. Daher kann das Spannungserhöhungsverhältnis des sät tigbaren Transformators und die Windungszahl der Sekundär wicklung minimiert werden. So kann das Kernvolumen des sät tigbaren Transformators reduziert werden, um die Minimierung des sättigbaren Transformators zu erlauben.

Während die vorliegende Erfindung im Ausdruck der bevorzug ten Ausführung offenbart worden ist, um das bessere Verständ nis 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.

Claims

1. Pulsgenerator, der umfaßt:
ein Schaltmittel, um die Versorgung eines ersten Stroms durch einen Schaltkreis zu schalten,
einen ersten Kondensator, der seriell mit dem Schaltmit tel verbunden ist und primär durch den ersten Strom gela den 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 Sekundär wicklung 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. Pulsgenerator nach Anspruch 1, worin das Schaltmittel aus einer Reihenschaltung einer Vielzahl von Halblei terschalter gebildet ist.

3. Pulsgenerator nach Anspruch 1, worin das Schaltmittel aus einer Parallelschaltung einer Vielzahl von Halb leiterschaltern gebildet ist.

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. Pulsgenerator nach Anspruch 2, worin das spannungs erhöhende Mittel ein spannungserhöhender Transformator ist.

6. Pulsgenerator nach Anspruch 3, worin das spannungs erhöhende Mittel eine Vielzahl von jeder Verbindung der Halbleiterschalter entsprechenden Pulstransformatoren einschließt.

7. Pulsgenerator nach Anspruch 3, worin das spannungs erhöhende Mittel eine Vielzahl von jeder Schaltung der Halbleiterschalter entsprechenden sättigbaren Transforma toren einschließt.

8. Pulsgenerator nach Anspruch 1, worin das magnetische Schaltmittel ein sättigbarer Transformator ist.

9. Pulsgenerator nach Anspruch 1, worin das magnetische Schaltmittel weiter einen Kern umfaßt, welcher sättigbar ist, wenn der zweite Kondensator vollständig geladen ist.

10. Pulsgenerator nach Anspruch 1, worin die Windungszahl der Sekundärwicklung des magnetischen Schaltmittels verringert ist, um das Spannungserhöhungsverhältnis da bei zu verringern.