|
SOS-BASED PULSED POWER GENERATOR
Наносекундные генераторы на основе SOS-диодов
Лаборатория импульсной техники разрабатывает частотные наносекундные генераторы с высокой пиковой и средней мощностью. Генераторы основаны на использовании твердотельной системы коммутации энергии, в которой применяются тиристоры или транзисторы во входном устройстве, магнитные ключи в промежуточном устройстве сжатия энергии и полупроводниковый прерыватель тока на SOS-диодах в оконечном усилителе мощности. Разработанные генераторы имеют следующий диапазон выходных параметров: амплитуда импульса напряжения 50 кВ – 1 МВ, импульсный ток 1 – 10 кА, пиковая мощность 100 МВт – 6 ГВт, длительность импульса 3 – 60 нс, частота следования импульсов от сотен Гц до единиц кГц.
Разработанные генераторы и полупроводниковые прерыватели тока используются как в России, так и поставляются за рубеж. Начиная с 1996 года, импульсные генераторы и прерыватели тока были поставлены в 22 зарубежные организации в следующие страны: США, Китай, Великобритания, Япония, Германия, Израиль, Франция, Корея, Индия.
Генераторы используются в следующих областях электрофизики и сильноточной электроники:
- Сильноточные электронные ускорители и рентгеновские аппараты
- Накачка газовых лазеров
- Технологии на основе стримерного коронного разряда
- Мощная СВЧ электроника
Генераторы характеризуются следующими качествами:
- Полностью твердотельная система коммутации энергии
- Высокая частота следования импульсов
- Высокая стабильность формы импульса в частотном режиме работы
- Большой срок службы
- Устойчивость к режимам короткого замыкания и холостого хода нагрузки
Генератор SM-2N
| | SM-2N
(базовый блок) | SM-2NS
(укороченный импульс) |
| Импульсное напряжение, кВ | 100 – 150 | 100 – 250 |
| Импульсный ток, кА | 0.2 – 0.4 | 0.2 – 0.8 |
| Длительность импульса (FWHM), нс | 25 – 40 | 3 – 5 |
Частота следования импульсов, Гц
Постоянный режим работы
Пачка (30 секунд) |
300
3000 |
300
3000 |
| Размеры корпуса, м | 0.62 x 0.42 x 0.25 | 0.62 x 0.46 x 0.25 |
| Масса, кг | ~50 | ~60 |
Таблица. Характеристики генераторов SM-2N и SM-2NS.
Генератор SM-3N
| | SM-3N
(базовый блок) | SM-3NS
(укороченный импульс) |
| Импульсное напряжение, кВ | 150 – 400 | 150 – 400 |
| Импульсный ток, кА | 1 – 3 | 1 – 3 |
| Длительность импульса (FWHM), нс | 20 – 30 | 5 – 7 |
| Пиковая мощность, МВт | 500 | 500 |
Частота следования импульсов, Гц
Постоянный режим работы
Пачка (30 секунд) |
300
2000 |
300
2000 |
| Размеры корпуса, м | 1.2 x 0.9 x 0.5 | 1.4 x 0.9 x 0.5 |
| Масса, кг | ~250 | ~300 |
Таблица. Характеристики генераторов SM-3N и SM-3NS.
Генератор SM-6N
| | SM-6N
(базовый блок) | SM-6NS
(укороченный импульс) |
| Импульсное напряжение, кВ | 400 – 700 | 400 – 800 |
| Импульсный ток, кА | 1 – 2.5 | 1.5 – 4 |
| Длительность импульса (FWHM), нс | 25 – 30 | 8 – 10 |
| Пиковая мощность, ГВт | 1.0 | 1.5 |
Частота следования импульсов, Гц
Постоянный режим работы
Пачка (1 минута) |
300
1000 |
300
1000 |
| Размеры корпуса, м | 3.0 x 0.7 x 0.7 |
| Масса, кг | ~1000 |
Таблица. Характеристики генераторов SM-6N и SM-6NS.
Генератор S-5N
| | S-5N
(базовый блок) | S-5NS
(укороченный импульс) |
| Импульсное напряжение, кВ | 300 – 1000 | 400 – 1000 |
| Импульсный ток, кА | 1 – 3 | 3 – 8 |
| Длительность импульса (FWHM), нс | 35 – 50 | 8 – 10 |
| Пиковая мощность, ГВт | 2 | 4 |
Частота следования импульсов, Гц
Постоянный режим работы
Пачка (30 секунд) |
300
1000 |
300
1000 |
| Размеры корпуса, м | 3.5 x 1.4 x 1.1 | 4.5 x 1.4 x 1.1 |
| Масса, кг | ~2800 | ~3500 |
Таблица. Характеристики генераторов S-5N и S-5NS.
Генератор S-500
В генераторе предложена и реализована новая схема накачки SOS на основе двойной формирующей линии. Схема накачки обеспечивает ввод в SOS обратного тока амплитудой 14 кА за время ~12 нс, затем SOS обрывает ток за ~2 нс. Фронт выходного импульса напряжения в передающей линии дополнительно укорачивается ферритовым обострителем до значения ~1 нс и полупроводниковым обострителем до ~0.5 нс. Генератор разработан для применения в области мощной СВЧ электроники.
| Генератор накачки SOS | базовый блок генератора S-5N |
| Ток, обрываемый SOS, кА | 14 |
| Время обрыва тока, нс | 2 |
| Разрывная мощность SOS, ГВт | 13 |
| Диапазон внешних нагрузок, Ом | 40 – 120 |
| Импульсное напряжение, кВ | 500 – 900 |
| Импульсный ток нагрузки, кА | 7 – 12 |
| Длительность импульса (FWHM), нс | 7 |
| Пиковая мощность, ГВт | 6 |
Частота следования импульсов, Гц
Постоянный режим работы
Пачка (20 секунд) |
200
1000 |
| Размеры корпуса, м | 4.8 x 1.4 x 1.1 |
| Масса, кг | ~3200 |
|
