基于TLT的高频高压脉冲源研制

摘要：文章研究了TLT的相关机理，着重对四阶TLT进行了详细分析与研究，并设计与制作了四阶TLT，最后通过相关实验验证，成功实现了四阶TLT的理想增益以及400KHz下的高压脉冲输出。
关键词：TLT；高频高压；脉冲源

0 引言
自20世纪60年代初以来，应军事、高科技武器以及国防科研等多方面的需求，脉冲功率技术(Pulse Power Technology，PPT)已逐渐发展成为一门新兴科学技术。目前正朝着高功率、全固态、高重频和紧凑化的方向发展，针对这样的发展需求，具有上升前沿快、方波脉冲平顶下降小和频率响应范围宽等特点的传输线脉冲变压器(Transmission Line Pulse Transformer，TLT)成为了研究热点，在脉冲功率技术中有着重要的应用前景。
在这一背景下，本文开展了以TLT为基础的高频高压脉冲源研究。基于TLT基本原理，本文进行了四阶TLT的电压增益公式推导以及输出特性分析，并进行了四级TLT的设计制作加工以及完成了相关实验验证，实现了2400V下400KHz的脉冲输出。

1 TLT基本原理
TLT的基本思想是利用输入与输出端的阻抗变换来实现电路参数的转换。对于升压TLT而言，常采用输入端并联，输出端串联，每一级传输线的输入电压波形与输入端脉冲源的相同，在输出端产生升压效果。
尽管TLT构造较简单，但其详细的工作机理又是相当复杂的，主要是因为在多级TLT中，从第二级开始，每级将会与地之间形成次级回路，简称次级线。次级线的存在会对TLT的输出结果产生影响，会使输出脉冲电压幅值下降以及上升沿畸变。

图1为一个n级TLT的示意图，将TLT各级传输线(除第一级外)都绕于磁环上，每级线上的电感分别为L1，L2，L3，…。这样做能在不影响主传输线的情况下，相当于在各次级线上分别接入了一个电感，提高了次级线阻抗，从而可减小次级线上的电流及损耗，减弱次级线对输出结果的影响。