Un generador de Marx es un circuito eléctrico descrito primero por Erwin Otto Marx en 1924

Un generador de Marx es un circuito eléctrico descrito primero por Erwin Otto Marx en 1924. Su finalidad es generar un impulso de alta tensión a partir de una alimentación de CC de baja tensión. Generadores Marx se utilizan en experimentos de física de alta energía, así como para simular los efectos de los rayos en el engranaje línea de alimentación y equipos de aviación. Un banco de 36 generadores de Marx es utilizado por los Laboratorios Nacionales Sandia para generar rayos X en su máquina Z.

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Principio de operación

El circuito genera un impulso de alta tensión por la carga de una serie de condensadores en paralelo, de repente, conectándolos en serie.  Al principio, n condensadores (C ) se cargan en paralelo a una tensión V por una alimentación de CC de alta tensión a través de las resistencias (RC) . Las vías de chispas utilizados como interruptores de tener la tensión V a través de ellos, pero los huecos tienen una tensión de ruptura mayor que V , por lo que todos se comportan como circuitos abiertos mientras que la carga de los condensadores . El último hueco aísla la salida del generador de la carga; sin esa brecha , la carga sería evitar que los condensadores de carga. Para crear el impulso de salida, el primer espacio de chispa se produce la descomposición ( disparado ) ; la descomposición cortocircuita efectivamente la brecha , la colocación de los dos primeros condensadores en serie, la aplicación de un voltaje de aproximadamente 2V a través de la segunda separación de encendido .

En consecuencia, la segunda brecha se descompone para añadir el tercer condensador a la " pila " , y el proceso continúa rompiendo abajo secuencialmente todos los huecos. El último hueco Conecta la salida de la serie " pila " de los condensadores a la carga. Idealmente, la tensión de salida será nV , el número de veces que los condensadores de tensión de carga , pero en la práctica el valor es menor . Tenga en cuenta que ninguna de las resistencias de carga Rc son sometidos a más de la tensión de carga incluso cuando los condensadores se han erigido. La carga disponible se limita a la carga de los condensadores, por lo que la salida es una breve prensa como los condensadores de descarga a través de la carga (y resistencias de carga). En algún momento, la distancia entre electrodos dejan de conducir y la alimentación de alta tensión comienza a cargar los condensadores de nuevo.

El principio de la multiplicación de tensión mediante el cobro de condensadores en paralelo y la descarga en serie también se utiliza en el circuito multiplicador de voltaje , que se utiliza para producir altos voltajes para impresoras láser y los televisores de tubo de rayos catódicos , que tiene similitudes con este circuito. La diferencia es que el multiplicador de tensión es alimentado con corriente alterna, y produce un voltaje constante de salida de CC , mientras que el generador Marx produce un impulso .

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Pulsos cortos

El generador de Marx también se utiliza para generar impulsos de alta potencia de corta duración para las células de Pockels, la conducción de un láser TEA, la ignición del explosivo convencional de un arma nuclear, y los pulsos de radar.

Dificultad es relativa, ya que el tiempo de conmutación incluso versiones de alta velocidad es igual o superior a 1 ns, y por lo tanto muchos dispositivos electrónicos de baja potencia son más rápidos. En el diseño de circuitos de alta velocidad, la electrodinámica es importante, y el generador de Marx apoya esta medida en que utiliza cables gruesos cortos entre sus componentes, pero el diseño es, sin embargo, esencialmente un uno electrostática. (En términos electrodinámicos, cuando los primeros saltos de fase de abajo que crea una onda electromagnética esférica cuyo campo eléctrico vector se opone a la alta tensión estática Este campo electromagnético en movimiento tiene la orientación equivocada para activar la siguiente etapa, y puede incluso llegar a la carga.; tal ruido en frente del borde no es deseable en muchas aplicaciones de conmutación. Si el generador se encuentra dentro de un tubo de (por ejemplo) 1 m de diámetro, se requiere alrededor de 10 reflexiones de la onda para el campo a asentarse en condiciones estáticas, que restringe el impulso delantero ancho borde a 30 ns o más. los dispositivos más pequeños son por supuesto más rápido.) Cuando la primera brecha se rompe, la teoría electrostática puro predice que el voltaje a través de todas las etapas se eleva. Sin embargo, las etapas están acopladas capacitivamente a masa y en serie el uno al otro, y por lo tanto cada etapa se encuentra con un aumento de tensión que es cada vez más débil cuanto más la etapa es de la conmutación de uno; la etapa adyacente a la conmutación, por tanto, se encuentra con el mayor aumento de la tensión, y por lo tanto cambia su vez. A medida que cambian más etapas, la tensión de la altura de los restante aumenta, lo que acelera su funcionamiento. Así, un aumento de tensión alimentada a la primera etapa se amplifica y empinamiento al mismo tiempo.

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