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脉冲电路、脉冲电源和电磁发射装置

阅读：1038发布：2020-05-12

专利汇可以提供脉冲电路、脉冲电源和电磁发射装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请涉及一种脉冲电路、脉冲电源和电磁发射装置。所述脉冲电路包括储能电路、充电电路和输出电路。所述第一电感线圈具有第一端和第二端。所述第一二极管的阴极与所述第一端连接。所述第一二极管的阳极与所述第二端连接。所述开关电路包括开关元件。所述开关元件连接于所述第一端和所述第一二极管的阴极之间，用于控制所述第一电感线圈电流的通断。所述充电电路与所述储能电路连接。所述充电电路通过所述第一端向所述第一电感线圈充电。所述输出电路与所述第二端连接，用于连接负载，并向负载供电。所述脉冲电路可以根据需要控制所述开关元件的断开时间，避免由于对所述第一电感线圈预充电带来的时间延迟，可以提高工作效率。，下面是脉冲电路、脉冲电源和电磁发射装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种脉冲电路，其特征在于，包括：
储能电路(100)，包括：
第一电感线圈(110)，所述第一电感线圈(110)具有第一端(112)和第二端(114)，电流流向为第一端(112)向第二端(114)；
第一二极管(120)，所述第一二极管(120)的阳极与所述第二端(114)连接；
开关电路(130)，包括开关元件(131)，所述开关元件(131)连接于所述第一端(112)和所述第一二极管(120)的阴极之间，用于控制所述第一电感线圈(110)电流的通断；
充电电路(200)，与所述储能电路(100)连接，通过所述第一端(112)向所述第一电感线圈(110)充电；
输出电路(300)，与所述第二端(114)连接，用于连接负载(330)，并向负载(330)供电。
2.如权利要求1所述的脉冲电路，其特征在于，所述充电电路(200)包括第一电容(210)和第一晶闸管(220)，所述第一晶闸管(220)的阳极通过所述第一电容(210)与所述第二端(114)连接，所述第一晶闸管(220)的阴极通过所述开关元件(131)与所述第一端(112)连接。
3.如权利要求2所述的脉冲电路，其特征在于，所述输出电路(300)包括：
第二电感线圈(310)，所述第二电感线圈(310)具有第三端(312)和第四端(314)，所述第三端(312)与所述第二端(114)连接；
第二二极管(320)，所述第二二极管(320)的阴极与所述第二端(114)连接，所述第二二极管(320)的阳极和所述第四端(314)用于连接所述负载(330)。
4.如权利要求3所述的脉冲电路，其特征在于，所述开关元件(131)包括第二晶闸管(132)，所述开关电路(130)还包括第三晶闸管(133)和第二电容(134)，所述第三晶闸管(133)的阴极与所述第一端(112)连接，所述第三晶闸管(133)的阳极通过所述第二电容(134)与所述第二二极管(320)的阳极连接。
5.如权利要求1所述的脉冲电路，其特征在于，所述开关元件(131)为绝缘栅双极型晶体管。
6.如权利要求1所述的脉冲电路，其特征在于，所述第一电感线圈(110)由超导材料制成。
7.如权利要求4所述的脉冲电路，其特征在于，所述第一电容(210)和所述第二电容(134)中至少一个是脉冲电容。
8.如权利要求4所述的脉冲电路(10)，其特征在于，所述第一晶闸管(220)、所述第二晶闸管(132)和所述第三晶闸管(133)中至少有一个为快速晶闸管。
9.一种脉冲电源，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的脉冲电路(10)。
10.一种电磁发射装置，其特征在于，包括权利要求9所述的脉冲电源(20)和加速装置(350)，所述脉冲电源(20)与所述加速装置连接，所述脉冲电源(20)用以给所述加速装置(350)供电。

说明书全文

脉冲电路、脉冲电源和电磁发射装置

技术领域

[0001] 本申请涉及能源领域，特别是涉及一种脉冲电路、脉冲电源和电磁发射装置。

背景技术

[0002] 高功率脉冲电源。脉冲电源主要分为电容型、电感型、旋转机械型几种类型：电容型脉冲电源是当今最为成熟、使用最多的电源技术；旋转机械型脉冲电源，也称为惯性储能型脉冲电源，能量密度较高，是目前实现电源小型化的重要途径，但由于技术复杂，目前还难以投入实际应用；电感型脉冲电源相比于电容型电源储能密度更高，相比于旋转机械储能具有控制简单、功率密度高、容易冷却等优势，具有很好的应用前景，成为国内外学者研究的重点。

[0003] 现有的脉冲电源在对负载放电之前需要经过较长时间的充电过程，且充电过程结束之后就马上开始放电。而充电过程需要时间，导致脉冲电源在接收到触发信号之后，需要先有充电的过程，这就导致在脉冲电源在接收到触发信号之后有一段时间的延迟后才能放
电，影响了脉冲电源的使用。
发明内容

[0004] 基于此，有必要针对脉冲电源在接收到触发信号之后有一段时间的延迟后才能放电问题，提供一种脉冲电路、脉冲电源和电磁发射装置。

[0005] 一种脉冲电路，包括：

[0006] 储能电路，包括：

[0007] 第一电感线圈，所述第一电感线圈具有第一端和第二端，电流流向为第一端向第二端；

[0008] 第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第二端连接；

[0009] 开关电路，包括开关元件，所述开关元件连接于所述第一端和所述第一二极管的阴极之间，用于控制所述第一电感线圈电流的通断；

[0010] 充电电路，与所述储能电路连接，通过所述第一端向所述第一电感线圈充电；

[0011] 输出电路，与所述第二端连接，用于连接负载，并向负载供电。

[0012] 在一个实施例中，所述充电电路包括第一电容和第一晶闸管，所述第一晶闸管的阳极通过所述第一电容与所述第二端连接，所述第一晶闸管的阴极通过所述开关元件与所
述第一端连接。

[0013] 在一个实施例中，所述输出电路包括：

[0014] 第二电感线圈，所述第二电感线圈具有第三端和第四端，所述第三端与所述第二端连接；

[0015] 第二二极管，所述第二二极管的阴极与所述第二端连接，所述第二二极管的阳极和所述第四端用于连接所述负载。

[0016] 在一个实施例中，所述开关元件包括第二晶闸管，所述开关电路还包括第三晶闸管和第二电容，所述第三晶闸管的阴极与所述第一端连接，所述第三晶闸管的阳极通过所
述第二电容与所述第二二极管的阳极连接。

[0017] 在一个实施例中，所述开关元件为绝缘栅双极型晶体管。

[0018] 在一个实施例中，所述第一电感线圈由超导材料制成。

[0019] 在一个实施例中，所述第一电容和所述第二电容中至少一个是脉冲电容。

[0020] 在一个实施例中，所述第一晶闸管、所述第二晶闸管和所述第三晶闸管中至少有一个为快速晶闸管。

[0021] 一种脉冲电源，包括所述的脉冲电路。

[0022] 一种电磁发射装置，包括所述的脉冲电源和加速装置，所述脉冲电源与所述加速装置连接，所述脉冲电源用以给所述加速装置供电。

[0023] 本申请实施例提供的所述脉冲电路，所述第一电感线圈具有第一端和第二端。所述第一二极管的阴极与所述第一端连接，所述第一二极管的阳极与所述第二端连接。所述
充电电路为所述第一电感线圈预充电后，所述第一二极管、所述开关元件和所述第一电感
线圈可以构成电流回路。电能可以储存于所述第一二极管、所述开关元件和所述第一电感
线圈构成的回路中。当所述输出电路需要给所述负载供电时，通过断开所述开关元件可以
使所述第一电感线圈中的电流迅速减小，此时所述输出电路中的电流迅速增大，并可以为
负载供电。所述脉冲电路可以根据需要控制所述开关元件的断开时间，因而可以随时为所
述负载供电，避免由于对所述第一电感线圈预充电带来的时间延迟，可以提高工作效率。
附图说明

[0024] 图1为本申请实施例提供的脉冲电路示意图；

[0025] 图2为本申请另一个实施例提供的脉冲电路示意图；

[0026] 图3为本申请实施例提供的电磁发射装置示意图。

[0027] 附图标记说明：

[0028] 脉冲电路 10

[0029] 储能电路 100

[0030] 第一电感线圈 110

[0031] 第一端 112

[0032] 第二端 114

[0033] 第一二极管 120

[0034] 开关电路 130

[0035] 开关元件 131

[0036] 第二晶闸管 132

[0037] 第三晶闸管 133

[0038] 第二电容 134

[0039] 充电电路 200

[0040] 第一电容 210

[0041] 第一晶闸管 220

[0042] 输出电路 300

[0043] 第二电感线圈 310

[0044] 第三端 312

[0045] 第四端 314

[0046] 第二二极管 320

[0047] 负载 330

[0048] 负载电阻 331

[0049] 负载电感 332

[0050] 脉冲电源 20

[0051] 电磁发射装置 30

[0052] 加速装置 350

具体实施方式

[0053] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的脉冲电路、脉冲电源和电磁发射装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

[0054] 本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解
为对本申请的限制。

[0055] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0056] 请参见图1，本申请实施例提供一种脉冲电路10，所述脉冲电路10包括储能电路100、充电电路200和输出电路300。所述储能电路100包括第一电感线圈110、第一二极管120和开关电路130。所述第一电感线圈110具有第一端112和第二端114。电流流向为第一端112向第二端114。所述第一二极管120的阳极与所述第二端114连接。所述开关电路130包括开
关元件131。所述开关元件131连接于所述第一端112和所述第一二极管120的阴极之间，用
于控制所述第一电感线圈110电流的通断。所述充电电路200与所述储能电路100连接。所述充电电路200通过所述第一端112向所述第一电感线圈110充电。所述输出电路300与所述第
二端114连接，用于连接负载330，并向负载330供电。

[0057] 本实施例中，所述储能电路100可以用于储存电能。所述充电电路200可以为所述储能电路100中的所述第一电感线圈110充电。当LC震荡经过半个周期后，所述充电电路200中的电流可以降为零。此时所述第一电感线圈110和所述第一二极管120构成电流回路。电
感电流可以在该回路中维持较长时间。当需要所述输出电路300给所述负载330供电时，通
过所述开关元件131断开所述第一电感线圈110、所述开关元件131和所述第一二极管120构
成的回路。此时所述输出电路300可以由于磁链守恒产生电流，并迅速给所述负载330供电。
其中，所述负载330可以为需要瞬间高能的设备。所述输出电路300可以通过外部充电机充
电。所述输出电路300中可以具有电容等储能元件。

[0058] 本申请实施例提供的所述脉冲电路10，所述第一电感线圈110具有第一端112和第二端114。所述第一二极管120的阴极与所述第一端112连接，所述第一二极管120的阳极与
所述第二端114连接。所述充电电路200为所述第一电感线圈110预充电后，所述第一二极管
120、所述开关元件131和所述第一电感线圈110可以构成电流回路。电能可以储存于所述第一二极管120、所述开关元件131和所述第一电感线圈110构成的回路中。当所述输出电路
300需要给所述负载330供电时，通过断开所述开关元件131可以使所述第一电感线圈110中
的电流迅速减小，此时所述输出电路300中的电流迅速增大，并可以为负载330供电。所述脉冲电路10可以根据需要控制所述开关元件131的断开时间，因而可以随时为所述负载330供
电，避免由于对所述第一电感线圈110预充电带来的时间延迟，可以提高工作效率。

[0059] 在一个实施例中，所述充电电路200包括第一电容210和第一晶闸管220。所述第一晶闸管220的阳极通过所述第一电容210与所述第二端114连接。所述第一晶闸管220的阴极
通过所述开关元件131与所述第一端112连接。所述第一电容210与所述第一晶闸管220的阳
极连接的极板可以预充正电压。当需要为所述储能电路100中的所述第一电感线圈110预充
电时，可以通过触发导通所述第一晶闸管220为所述第一电感线圈110预充电。

[0060] 在一个实施例中，所述输出电路300包括第二电感线圈310和第二二极管320。所述第二电感线圈310具有第三端312和第四端314。所述第三端312与所述第二端114连接。所述第二二极管320的阴极与所述第二端114连接。所述第二二极管320的阳极和所述第四端314
用于连接所述负载330。所述第二电感线圈310和所述第一电线圈可以强耦合。当为所述第
一电感线圈110预充电的阶段有，以及电流在所述第一二极管120、所述开关元件131和所述第一电感线圈110构成的回路中维持的阶段。由于所述第二二极管320单向导通的作用。电
流并无法流入所述输出电路300。当所述开关元件131断开时，由于磁链守恒原理，所述第一电线圈电流迅速减小，所述第二电感线圈310的电流迅速增大。通过所述第二电感线圈310
可以为负载330供电。此时所述第二电感线圈310、所述负载330和所述第二二极管320构成
回路。

[0061] 在一个实施例中，所述开关元件131包括第二晶闸管132。所述开关电路130还包括第三晶闸管133和第二电容134。所述第三晶闸管133的阴极与所述第一端112连接。所述第
三晶闸管133的阳极通过所述第二电容134与所述第二二极管320的阳极连接。所述第二电
容134可以预充电。所述第二电容134的正极板可以与所述第三晶闸管133的阳极连接。当需要给所述第一电感线圈110预充电时，可以同时开启所述第一晶闸管220和所述第二晶闸管
132。此时所述第一电容210为所述第一电感线圈110充电。此时由于第三晶闸管133的存在，所述第三晶闸管133并无法通过电流。当需要为所述负载330供电时，开启所述第三晶闸管
133。所述第二电容134可以通过所述第三晶闸管133的电流脉冲。所述电流脉冲使得通过所述第二晶闸管132的电流为零。此时所述第一电感线圈110中电流迅速减小，使得所述输出
电路300迅速产生电流。通过所述第二电容134和所述第三晶闸管133关断通所述第一电感
线圈110的电流，可以减小电流开路电压，提高所述脉冲电路10关断大电流的能力。

[0062] 请参见图2，在一个实施例中，所述开关元件131为绝缘栅双极型晶体管。所述绝缘栅双极型晶体管的驱动电压可以较小。使用所述绝缘栅双极型晶体管作为开关元件131可以提高所述脉冲电路10关断大电流的能力，且可以减小产生开路电压。

[0063] 在一个实施例中，所述第一电感线圈110由超导材料制成。超导材料的电阻较小，可以减少电流在所述储能电路100中维持时的损失。在一个实施例中，所述超导材料可以为第二代高温超导材料氧化钇钡铜(YBCO)。

[0064] 在一个实施例中，所述第一电容210和所述第二电容134中至少一个是脉冲电容。所述脉冲电容能够在较长时间间隔内将对所述脉冲电容充电的能量储存起来。并可以在极
短的时间间隔内将所储存的能量迅速释放出来，形成强大的冲击电流和强大的冲击功率。

[0065] 在一个实施例中，所述第一晶闸管220、所述第二晶闸管132和所述第三晶闸管133中至少有一个为快速晶闸管。快速晶闸管可以用于较高频率的整流、斩波、逆变和变频电
路。所述快速晶闸管导通和关断的速度更快，对晶闸管的损坏程度低，更为耐用。

[0066] 请参见图3，本申请实施例还提供一种脉冲电源20，所述脉冲电源20包括所述的脉冲电路10。当负载330需要较大电流时，可以采用几个脉冲电路1010并联或者串联的形式为所述负载330供电。

[0067] 本申请实施例还提供一种电磁发射装置30。所述电磁发射装置30包括所述脉冲电源20和加速装置350。所述脉冲电源20与所述加速装置350连接，所述脉冲电源20用于给所
述加速装置350供电。

[0068] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0069] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为本专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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