CN101685940B - 一种高压快速调q电源电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压快速调Q电源电路，本发明采用雪崩三极管、电子管混合实现高压快速调Q电源，利用两者各自的特点，实现5ns内从0到5500V的跳变，重复频率大于2500Hz。在雪崩三极管电路模块中，雪崩三极管可以是一个或是多个，具体根据电子管的驱动电压及电子管中栅极漏电流的大小确定。控制电压信号通过变压器控制雪崩三极管的导通与关断，再通过电容的充放电获得足够电子管完全导通的电压，输入到电子管电路模块。在电子管电路模块中，一旦电子管导通，则两输出端的输出电压差由原来的0V跳变到5500V。
Description
技术领域
本发明涉及高压快速调Q电源领域，特别涉及基于雪崩三极管和电子管的一种高压快速调Q电源电路。
背景技术
纳秒级上升沿的高压脉冲产生技术已在高压绝缘试验、激光技术、微波技术和电磁兼容试验技术等方面得到了广泛应用。近年来，在纳秒级高压脉冲产生的研究中，更快的脉冲前沿、后沿、更窄的脉宽以及更高的幅值成为研究的重点。而以半导体功率开关和电子管做主开关的固体开关式脉冲电源具有输出脉冲频率高、脉冲幅值高、脉冲波形控制方便等优势，因此固体开关式脉冲电源也越来越引起人们的重视。美国、日本等国都对固体开关式脉冲电源进行了大量研究，尽管我国在这方而的研究起步较晚，但是目前也取得了很大的进步。
在激光技术领域中，电光调Q利用电光晶体的电光效应来实现激光腔的Q值突变，即控制加在电光晶体两端的高压的突变，使通过晶体线偏光位相延迟的突变，从而使激光腔的损耗突变。这样做的目的是产生高峰值功率、窄脉冲宽度的激光。随着激光器的发展，对电光调Q开关电源电路的研究也在深入。在设计调Q开关电源时，总希望得到上升沿极快、重复频率高、脉冲幅值高、工作稳定、工艺要求和成本都很低的电源。
发明内容
本发明的目的是针对各领域对调Q电源的性能所提出的更高要求，提供基于雪崩三极管和电子管实现的一种高压快速调Q电源电路。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种高压快速调Q电源电路，包括带有一个或多个次级线圈的变压器，及电源电路的两个输出端子，其特征在于：所述的每组次级线圈之间接入一个雪崩三极管电路单元，每个雪崩三极管电路单元包括一个雪崩三极管，所述每个雪崩三极管的基极分别通过导线连接至次级线圈的一个接线端，所述雪崩三极管的发射极上分别连接有两根导线，一根导线连接有上拉电阻后，再连接至第一高压电源；另一根导线连接至一个稳压二极管的阴极，所述每个稳压二极管的阳极并接二个支路，一个支路连接电阻后接地，另一支路连接至次级线圈的另一个接线端；所述雪崩三极管的集电极上连接有上拉电阻后再连接至所述第一高压电源；二个雪崩三极管电路单元之间，其上一个雪崩三极管的发射极与其相邻的下一个雪崩三极管的集电极之间还通过导线连接有电容；其中第一个雪崩三极管的集电极上还通过导线连接有电容后接地；还包括有电子管，所述电子管的栅极通过导线连接有电容后，再连接至最后一个雪崩三极管的发射极，所述电子管的阳极上连接有两根导线，一根导线上连接有多个相互并联的电阻构成的上拉并联支路后，导线分成两路，一路导线连接至第二高压电源，另一路导线连接有电容后接地，所述电子管阳极上的另一根导线上连接有电容后，导线分成两路，一路导线连接有多个相互并联的电阻构成的下拉并联支路后接地，另一路导线连接至所述电源电路的一个输出端子，所述电源电路的另一个输出端子通过导线接地，所述电子管的两根灯丝分别通过导线连接至外接电源，所述电子管的阴极通过导线连接在所述电子管的灯丝上。
控制电压信号与高压信号间用变压器进行电气隔离。雪崩三极管发射极上连接的上拉电阻的大小，以及雪崩三极管的发射极与其相邻的下一个雪崩三极管的集电极之间电容的大小决定着重复频率。变压器的次级线圈上的电压打开雪崩三极管，电路通过电子管栅极所连接的电容作用，瞬间在该电容的右端产生一个足够电子管完全导通的电压，电子管完全导通，促使电源电路接线端子上连接的电容右端电压瞬间降为-5500V，此时电源电路接线端子上即产生5500V的差压。
本发明采用雪崩三极管和电子管混合实现调Q电源，结合了雪崩三极管放大能力强、开关速度快以及电子管负载能力强、适用于高频大功率领域等工作特性。TTL电平信号与高压信号间采用变压器进行电气隔离。
本发明采用雪崩三极管和电子管混合实现调Q电源，结合了雪崩三极管放大能力强、开关速度快以及电子管负载能力强、适用于高频大功率领域等工作特性。TTL电平信号与高压信号间采用变压器进行电气隔离。本发明的有益效果为：
其一，本发明实现的高压快速调Q电源上升沿极快、重复频率高、脉冲幅值高、工作稳定、工艺要求和成本较低。
其二，本发明实现的高压快速调Q电源可用于激光器的电光调Q，为激光器的电光调Q提供了一种很好的驱动电源。
附图说明
图1为本发明一种实现方式的电路图。
图2为本发明实现的脉冲波形。
具体实施方式
如图1所示。一种高压快速调Q电源电路，包括带有两个次级线圈的变压器1，及两个电源电路的输出端子16和17，每组次级线圈之间接入一个雪崩三极管电路单元，图1所示具有二个雪崩三极管电路单元，包括有两个雪崩三极管3和9，每个雪崩三极管的基极分别通过导线连接至各自对应的次级线圈的一个接线端，每个雪崩三极管的发射极上分别连接有两根导线，一根导线连接有上拉电阻后6和18，再分别连接至第一高压电源8，另一根连接至各自对应的稳压二极管2和19的阴极，每个稳压二极管的阳极上连接有两根导线，一根导线连接有电阻后接地，另一根导线连接至每个雪崩三极管各自对应的次级线圈的另一个接线端，每个雪崩三极管的集电极上连接有上拉电阻5和20后再连接至第一高压电源8，第一个雪崩三极管3的发射极与第二个雪崩三极管9的集电极之间还通过导线连接有电容7，其中第一个雪崩三极管3的集电极上还通过导线连接有电容4后接地；还包括有电子管11，电子管11的栅极通过导线连接有电容10后，再连接至第二个雪崩三极管9的发射极，电子管11的阳极上连接有两根导线，一根导线上连接有四个相互并联的电阻R1～R4构成的上拉并联支路后，导线分成两路，一路导线连接至第二高压电源14，另一路导线连接有电容C1后接地，电子管11阳极上的另一根导线上连接有电容15后，导线分成两路，一路导线连接有三个相互并联的电阻R5～R7构成的下拉并联支路后接地，另一路导线连接至电源电路的一个输出端子17，电源电路的另一个输出端子16通过导线接地，电子管11的两根灯丝12和13分别通过导线连接至外接电源，电子管11的阴极通过导线连接在电子管的灯丝12上。
本发明采用雪崩三极管和电子管混合实现调Q电源，并且是由雪崩三极管控制电子管的通断，控制电压信号与高压信号间用变压器进行电气隔离。在雪崩三极管3不导通时，电容4右端电压为电源8的电压200V，电容7左端电压为稳压管2作用下的一个小电压，其右端为电源8的电压200V；同理，电容10左右端也是如此。电阻6和电容7的大小决定着重复频率。当控制系统给变压器初级提供控制电压时，变压器次级电压将所有雪崩三极管同时打开，此时电容7左端突变为200V，由于电容两端电位差不能突变的特性，所以电容7右端电压将突变为近400V，因此此时电容10左端电压变为近400V，所以电容10右端电压将突变为近600V，如此连锁反应，根据电子管的驱动电压及电子管中栅极漏电流的大小确定雪崩三极管的个数以达到使电子管完全导通的电压。当电子管未导通时，电容15左端电压为5500V高压14，其右端电压为0V，因此电源电路接线端子16、17的输出电压都为0V，两者电压差也为0V。一旦电子管完全导通，则电容15左端电压将跳变为0V，由于电容两端电位差不能突变的特性，电容15右端的电压将瞬间跳变为-5500V，这样电源电路接线端子16、17的输出差压为5500V，实现目标。
Claims (1)
1.一种高压快速调Q电源电路，包括带有一个或多个次级线圈的变压器，及电源电路的两个输出端子，其特征在于：每个所述的次级线圈之间接入一个雪崩三极管电路单元，每个雪崩三极管电路单元包括一个雪崩三极管，每个所述雪崩三极管的基极分别通过导线连接至次级线圈的一个接线端，所述雪崩三极管的发射极上分别连接有两根导线，一根导线连接有上拉电阻后，再连接至第一高压电源；另一根导线连接至一个稳压二极管的阴极，每个所述稳压二极管的阳极并接二个支路，一个支路连接电阻后接地，另一支路连接至次级线圈的另一个接线端；所述雪崩三极管的集电极上连接有上拉电阻后再连接至所述第一高压电源；二个雪崩三极管电路单元之间，其上一个雪崩三极管的发射极与其相邻的下一个雪崩三极管的集电极之间还通过导线连接有电容；其中第一个雪崩三极管的集电极上还通过导线连接有电容后接地；还包括有电子管，所述电子管的栅极通过导线连接有电容后，再连接至最后一个雪崩三极管的发射极，所述电子管的阳极上连接有两根导线，一根导线上连接有多个相互并联的电阻构成的上拉并联支路后，导线分成两路，一路导线连接至第二高压电源，另一路导线连接有电容后接地，所述电子管阳极上的另一根导线上连接有电容后，导线分成两路，一路导线连接有多个相互并联的电阻构成的下拉并联支路后接地，另一路导线连接至所述电源电路的一个输出端子，所述电源电路的另一个输出端子通过导线接地，所述电子管的两根灯丝分别通过导线连接至外接电源，所述电子管的阴极通过导线连接在所述电子管的灯丝上。
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