23、螺旋磁通压缩发生器的设计与特性分析

螺旋磁通压缩发生器的设计与特性分析

1. 设计前的考量

在着手设计新的螺旋磁通压缩发生器（HFCG）之前，设计者需要考虑以下几个关键概念和问题：
- 常规脉冲电源系统的适用性 ：思考当前任务是否可以通过常规脉冲电源系统来完成。
- 针对性设计 ：始终根据具体应用来设计发生器。
- 脉冲形成网络的优化 ：尽可能减少脉冲形成网络的任务，若可能，可完全消除它。
- 效率的现实考量 ：要认识到HFCG是受种子源限制的放大器，追求最大效率可能对当前任务适得其反。

如果设计者在开始设计HFCG供电系统之前能停下来考虑这四个问题，最终的设计通常会更稳健，更能适应项目进行中出现的各种情况。

2. 初步设计

在解决了上述问题后，设计者接下来需要评估在使用适合特定应用范围的种子源，并直接或通过脉冲形成网络（PFN）驱动负载时，HFCG可能需要的增益范围。在这个阶段，设计问题通常是一个多变量的挑战，信息不足以做出明确的决策，即这是一个表述不明确的数学问题。因为在任何情况下，可能有多种解决方案可以实现预期目标，但优雅程度和可靠性各不相同。此时，设计者应进行“信封背面”的粗略计算，而不是依赖计算机模拟。一旦涉及计算机模拟，就意味着已经做出了一些在设计过程的这个阶段可能合适也可能不合适的决策。

对于电枢直径≥5 cm的系统，单级螺旋发生器实现几百（≥100 : 1）的电流增益是合理的。因此，如果需要超过这个范围的增益，问题会变得复杂，可能需要使用更强大的种子源或多个发生器来实