脉冲形成网络

脉冲形成网络(pulse-forming network,PFN)是一种电路。它使用比较长的时间积累电能,然后在相对短的时间里,以类似方波的形式,向负载释放电能。常用于各种脉冲功率应用。在PFN中,电容器电感元件传输线等储能部件,通过高压电源进行充电,然后通过高压開關 (例如火花間隙或氢闸流管)将能量快速释放到到负载中。重复频率可以从单脉冲到100kHz 。PFN可以产生精确的纳秒级电脉冲,为脉冲激光器粒子加速器闪光灯雷达中的速调管磁控管等高压设备提供动力。

一个用于Nd:YAG激光测距仪的脉冲形成网络
位于美国空军研究实验室Shiva Star设备,可为核聚变实验提供脉冲功率。由6个径向排列的脉冲形成线向中心提供能量脉冲。其电容总共存储10MJ的能量,可以产生120kV和6兆安的微秒级脉冲。

实作编辑

PFN包括一系列的电容电感。这些成分相互连接成为一个“阶梯网络”,其行为类似于一根传输线。电能最初储存在电容中。当PFN放电时,电容按特定的顺序放电,产生一个近似方形的脉冲。 脉冲通过传输线传递至负载处。 PFN必须和负载实现阻抗匹配,以防止能源反射回PFN。

传输线型PFN编辑

 
简单的充电传输线型脉冲形成网络

一根长传输线可以作为脉冲形成网络。[1][2] 它可以在负载处产生近似平顶的脉冲。

参考文献编辑

  1. ^ Haddad, A.; D. F. Warne. Advances in High Voltage Engineering. IET. 2004: 600–603. ISBN 0852961588. 
  2. ^ Mesyats, Gennady A. Pulsed Power. Springer. 2005: 13–14, 125. ISBN 0306486547.