基于TLT的高頻高壓脈沖源研制

摘要：文章研究了TLT的相關(guān)機(jī)理，著重對(duì)四階TLT進(jìn)行了詳細(xì)分析與研究，并設(shè)計(jì)與制作了四階TLT，最后通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，成功實(shí)現(xiàn)了四階TLT的理想增益以及400KHz下的高壓脈沖輸出。
關(guān)鍵詞：TLT；高頻高壓；脈沖源

0 引言
自20世紀(jì)60年代初以來(lái)，應(yīng)軍事、高科技武器以及國(guó)防科研等多方面的需求，脈沖功率技術(shù)(Pulse Power Technology，PPT)已逐漸發(fā)展成為一門新興科學(xué)技術(shù)。目前正朝著高功率、全固態(tài)、高重頻和緊湊化的方向發(fā)展，針對(duì)這樣的發(fā)展需求，具有上升前沿快、方波脈沖平頂下降小和頻率響應(yīng)范圍寬等特點(diǎn)的傳輸線脈沖變壓器(Transmission Line Pulse Transformer，TLT)成為了研究熱點(diǎn)，在脈沖功率技術(shù)中有著重要的應(yīng)用前景。
在這一背景下，本文開(kāi)展了以TLT為基礎(chǔ)的高頻高壓脈沖源研究。基于TLT基本原理，本文進(jìn)行了四階TLT的電壓增益公式推導(dǎo)以及輸出特性分析，并進(jìn)行了四級(jí)TLT的設(shè)計(jì)制作加工以及完成了相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了2400V下400KHz的脈沖輸出。

1 TLT基本原理
TLT的基本思想是利用輸入與輸出端的阻抗變換來(lái)實(shí)現(xiàn)電路參數(shù)的轉(zhuǎn)換。對(duì)于升壓TLT而言，常采用輸入端并聯(lián)，輸出端串聯(lián)，每一級(jí)傳輸線的輸入電壓波形與輸入端脈沖源的相同，在輸出端產(chǎn)生升壓效果。
盡管TLT構(gòu)造較簡(jiǎn)單，但其詳細(xì)的工作機(jī)理又是相當(dāng)復(fù)雜的，主要是因?yàn)樵诙嗉?jí)TLT中，從第二級(jí)開(kāi)始，每級(jí)將會(huì)與地之間形成次級(jí)回路，簡(jiǎn)稱次級(jí)線。次級(jí)線的存在會(huì)對(duì)TLT的輸出結(jié)果產(chǎn)生影響，會(huì)使輸出脈沖電壓幅值下降以及上升沿畸變。

圖1為一個(gè)n級(jí)TLT的示意圖，將TLT各級(jí)傳輸線(除第一級(jí)外)都繞于磁環(huán)上，每級(jí)線上的電感分別為L(zhǎng)1，L2，L3，…。這樣做能在不影響主傳輸線的情況下，相當(dāng)于在各次級(jí)線上分別接入了一個(gè)電感，提高了次級(jí)線阻抗，從而可減小次級(jí)線上的電流及損耗，減弱次級(jí)線對(duì)輸出結(jié)果的影響。