CN109417383B - 生成高脉冲电压的装置 - Google Patents

生成高脉冲电压的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109417383B
CN109417383B CN201680085307.3A CN201680085307A CN109417383B CN 109417383 B CN109417383 B CN 109417383B CN 201680085307 A CN201680085307 A CN 201680085307A CN 109417383 B CN109417383 B CN 109417383B
Authority
CN
China
Prior art keywords
terminal
voltage source
input
controlled
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680085307.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109417383A (zh
Inventor
Y·I·罗曼诺夫
S·V·马莱特斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Closed Up Jsc Drive
Original Assignee
Closed Up Jsc Drive
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Closed Up Jsc Drive filed Critical Closed Up Jsc Drive
Publication of CN109417383A publication Critical patent/CN109417383A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109417383B publication Critical patent/CN109417383B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H03K17/162—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Abstract

用于生成高脉冲电压的设备，包括高恒定电压源(1)、电感负载(2)、两个可控开关设备(6)和(41)、可控开关(25)以及也包括串联连接的电容器(20)、二极管(22)和另一个可控开关(28)以及用于转换来自控制电路(14)的脉冲的持续时间的可控脉冲持续时间转换器(33)。结果是发射到环境中的干扰级别的减小。

Description

生成高脉冲电压的装置
技术领域
所提出的设计涉及电气工程并且可以用于提供具有辐射到环境的最小可能级别的电磁干扰/噪声的高压脉冲电源。
背景技术
类似的工程设计已经在技术领域中已知，参看例如D.Makashov“Technology ofactive damping in DC-DC converters”(http://www.twirpx.com/file/482591和http://www.bludger.narod.ru/ActCl.pdf)。选择作为模拟的、用于在电感负载中生成高脉冲电压的已知装置包括：
-高DC电压源；
-电感负载(其包括变压器的初级绕组，其次级绕组连接到整流器)，由其一个(第一)端子连接到高DC电压源的正极端子；
-低DC电压源，由其负极端子连接到高DC电压源的负极端子；
-方形脉冲生成器，由其正极功率输入和其负极功率输入连接到低DC电压源的各自端子；
-控制电路，由其第一输入和第二输入经由第一延迟元件和第二延迟元件连接到方形脉冲生成器的输出；
-二极管，由其阳极连接到低DC电压源的正极端子；
-第一电容器，由其一个(第一)板极连接到二极管的阴极和控制电路的正极功率输入，并且由其另一个(第二)板极连接到控制电路的负极功率输入和电感负载的另一个端子；
-第一受控门，由其第一(主)端子连接到电感负载的另一个(第二)端子，并且由其第二端子连接到高DC电压源的负极端子，并且由其控制输入连接到控制电路的第一输出；
-第二受控门，由其控制输入连接到控制电路的第二输出，并且由其第二端子连接到电感负载的第二端子；
-第二电容器，由其一个(第一)板极连接到第二受控门的第一(主)端子并且由其另一个(第二)板极连接到高DC电压源的正极端子。
所提出的设计与上面的模拟的共同特征是：
-高DC电压源；
-电感负载，由其一个(第一)端子连接到高DC电压源的正极端子；
-低DC电压源，由其负极端子连接到高DC电压源的负极端子；
-第一受控门，由其第一(主)端子连接到电感负载的另一个(第二)端子，并且由其第二端子连接到高DC电压源的负极端子；
-控制电路，由其第一输出连接到第一受控门的控制输入；
-二极管；
-第一电容器，由其一个(第一)板极连接到二极管的阴极，并且由其另一个(第二)板极连接到电感负载的另一个端子；
-第二受控门，由其第二端子连接到电感负载的第二端子；
-第二电容器，由其一个(第一)板极连接到第二受控门的第一(主)端子并且由其另一个(第二)板极连接到高DC电压源的正极端子。
同样已知一种设计(于2011年12月15日公开的美国专利申请20110305048A1)。选择最接近的模拟，原型，并且它包括下面的特征的聚集：
-高DC电压源；
-电感负载(其包括变压器的初级绕组，其次级绕组连接到整流器)，由其一个(第一)端子连接到高DC电压源的正极端子；
-低DC电压源(包括变压器的第三绕组、整流二极管和滤波电容器)，由其负极端子连接到高DC电压源的负极端子；
-控制电路，由其功率输入连接到低DC电压源的各自端子；
-第一受控门，由其第一(主)端子连接到电感负载的另一个(第二)端子，并且由其第二端子连接到高DC电压源的负极端子，并且由其控制输入连接到控制电路的第一输出；
-二极管，由其阳极连接到低DC电压源的正极端子；
-受控开关，由其第一输入连接到二极管的阴极，并且由其第二输入连接到电感负载的第二端子，并且由其控制输入连接到控制电路的第二输出；
-第一电容器，由其第一板极连接到受控开关的第一输入，并且由其第二板极连接到受控开关的第二输入；
-第二受控门，由其控制输入连接到受控开关的输出，并且由其第二端子连接到电感负载的第二端子；以及
-第二电容器，由其第一板极连接到第二受控门的第一(主)端子，并且由其第二板极连接到高DC电压源的正极端子。
所提出的设计与原型的共同特征是：
-高DC电压源；
-电感负载，制作成磁性导体上的绕组并且包括变压器的初级绕组，也包括连接到整流器的次级绕组，电感负载的第一端子连接到高DC电压源的正极端子；
-低DC电压源，由其负极端子连接到高DC电压源的负极端子；
-控制电路，由其功率输入连接到低DC电压源的各自端子；
-第一受控门，由其第一(主)输入连接到电感负载的另一个(第二)端子，并且由其另一个端子连接到高DC电压源的负极端子，并且由其控制输入连接到控制电路的第一输出；
-二极管；
-受控开关，由其第一输入连接到二极管的阴极，并且由其第二输入连接到电感负载的第二端子，并且由其控制输入连接到控制电路的第二输出；
-第一电容器，由其第一板极连接到受控开关的第一输入，并且由其另一个板极连接到受控开关的第二输入；
-第二受控门，由其控制输入连接到受控开关的输出，并且由其第二端子连接到电感负载的第二端子；以及
-第二电容器，由其板极的一个连接到第二受控门的第一(主)端子并且由其另一个板极连接到高DC电压源的正极端子。
在上面讨论的任何现有技术设计中不可能实现的效果在于降低由于非线性元件的惯性由用于生成高脉冲电压的现有技术装置辐射的短期脉冲电磁噪声的级别，非线性元件首先是连接到第一电容器的二极管。
在现有技术设计中不能够实现上面识别的效果的原因相信是不注意减少辐射到环境的短期脉冲电磁噪声的级别的问题。
考虑现有技术设计的特性，有可能得出结论，用于在电感负载中提供确保辐射到环境的最小可能级别的短期脉冲电磁噪声的高脉冲电压的发明装置的问题是当前感兴趣的。
发明内容
上面提及的效果通过提出用于生成高脉冲电压的装置而实现，装置包括：
-高DC电压源；
-电感负载，制造成芯上的绕组，并且包括例如变压器的初级绕组，其次级绕组连接到整流器；
-低DC电压源；
-控制电路；
-第一受控门；
-二极管；
-第一受控开关；
-第一电容器；
-第二受控门；
-第二电容器；
-第二受控开关；以及
-方形脉冲持续时间转换器；
-电感负载的第一端子连接到高DC电压源的正极端子；
-低DC电压源的负极端子连接到高DC电压源的负极端子；
-控制电路的功率输入连接到低DC电压源的各自端子；
-第一受控门的第一(主)端子连接到电感负载的第二端子，第一受控门的第二端子连接到高DC电压源的负极端子，并且第一受控门的控制输入连接到控制电路的第一输出；
-第一受控开关的第一输入连接到二极管的阴极，第一可控开关的第二输入连接到电感负载的第二端子，第一受控开关的控制输入连接到控制电路的第二输出；
-第一电容器的第一板极连接到第一受控开关的第一输入，第一电容器的第二板极连接到第一受控开关的第二输入；
-第二受控门的控制输入连接到第一受控开关的输出，第二受控门的第二端子连接到电感负载的第二端子；
-第二电容器的第一板极连接到第二受控门的第一端子，第二电容器的第二板极连接到高DC电压源的正极端子；
-方形脉冲持续时间转换器的输入连接到控制电路的第一输出，方形脉冲持续时间转换器的输出连接到第二受控开关的控制输入；
-第二受控开关的第一输入连接到低DC电压源的正极端子，第二受控开关的第二输入连接到低DC电压源的负极端子，第二受控开关的输出连接到二极管的阳极。
增加第二受控开关和方形脉冲持续时间转换器及其连接确保下面：当来自控制电路的输出的方形脉冲施加到第一受控门的控制输入时，并且同时，通过方形脉冲持续时间转换器到达第二受控开关的控制输入(其在该方形脉冲的作用下，将其第一输入连接到低DC电压源的正极端子)，第一电容器在下面的电路中充电：低DC电压源的正极端子－第二受控开关－二极管－第一电容器－打开的第一受控门－低DC电压源的负极端子。因此，电压出现在第一电容器的板极处，电压值接近于低DC电压源的输出电压。
随着这个发生，电感负载的端子(变压器的初级绕组)之间的电压变得等于高DC电压源的正极端子与打开的第一受控门(在其打开状态下具有几乎零电阻)的第一(主)端子之间的电势差，亦即，接近于高DC电压源的输出电压。这反映在电感负载中生成高脉冲电压的开始。
在控制电路的第一输出处方形脉冲结束之后，第一受控门关闭，并且其第一(主)端子处的电压急剧地增加并且变得等于高DC电压源的输出电压与电感负载的端子之间的电压的总和。此时，电感负载的端子之间的电势差改变其符号，并且这意味着在电感负载中生成高脉冲电压结束。
在现有技术设计中，当如此创建第一受控门的第一(主)端子处的高电势时关闭第一受控门时，该电势施加到二极管的阴极。由于二极管(非线性元件)的渡越时间，电流的浪涌出现通过非线性元件(二极管)，造成脉冲电磁噪声。这由于脉冲电流在下面的电路中流动而发生：第一受控门的第一(主)端子与电感负载的第二端子的连接点－第一电容器－处于关闭过程中但是依然未关闭的二极管－低DC电压源的正极端子－高DC电压源的负极端子－高DC电压源的正极端子－电感负载。
与之不同，在所提出的设计中，以这种方式选择方形脉冲持续时间转换器的输出处脉冲的持续时间，使得这个脉冲的后沿在来到第一受控门的控制输入的方形脉冲的后沿之前一定时间。这里“一定”时间通常是大约几百纳秒，受制于非线性元件(二极管)的类型并且相信对于二极管中的瞬态过程结束足够充分。因此，确保二极管的关闭状态，因为施加到其阴极的是先前充电的第一电容器的板极之间的电压，该电压几乎等于低DC电压源的输出电压。所以，由于第二受控开关的第二输入(并且，因此，二极管的阳极)与低DC电压源的负极端子的预测连接，提前关闭用于流动脉冲电流的上述电路。结果，到关闭第一受控门时，并且因此，到其第一(主)端子处的高电势出现施加到二极管的阴极时，通过二极管的电流不再流动，并且不生成上面讨论的脉冲电磁噪声(在现有技术设计中在关闭第一受控门时出现)。
在现有技术设计中脉冲电磁噪声的发生的这种现象足够普通，因为作为原则的问题，高电压二极管的开关时间(τ二极管)大于关闭电流功率半导体设备的时间。因此，在所提出的设计中使用的、二极管的阳极到低DC电压源的负极端子的预测连接(在增加的方形脉冲持续时间转换器、第二受控开关及其连接的帮助下)具体地确保以这种方式适应二极管开关时间和关闭第一受控门的时刻，使得在现有技术设计中存在的脉冲电磁噪声在所提出的设计中不存在。
总之，所提出的设计确保降低辐射到环境的脉冲电磁噪声的级别，由此提高各种剖面的电子单元的电磁兼容性，以及改善人类环境中的生态状况。这样，获得上面识别的效果。
回顾现有技术设计显示：它们没有一个包括特征(已知特征和新特征)的这种集合。可以看出，所提出的设计满足新颖性和创造性的准则。
附图说明
所提出的用于生成高脉冲电压的装置通过随后的描述和附图而例示，其中
图1是用于生成高脉冲电压的装置的功能原理图，以及
图2是例示装置的操作的电压的流程图。
具体实施方式
用于提供高脉冲电压的装置包括：
-高DC电压源1；
-电感负载2，制造成磁性导体上的绕组，并且包括使用铁磁芯的变压器3的初级绕组和连接到例如整流器的次级绕组，电感负载2经由其端子的一个(第一个)4连接到高DC电压源1的正极端子5；
-第一可控门6(包括例如MOS晶体管)，由其第一端子7(由MOS晶体管的漏极)连接到电感负载2的另一个(第二)端子8，并且由其第二端子9连接到高DC电压源1的负极端子10(连接在MOS晶体管的源极与第一受控门6的第二端子之间的可以是限制流动通过第一受控门的MOS晶体管的源极的电流的值的低欧姆电阻器11)；
-低DC电源12，由其负极端子13连接到高DC电压源1的负极端子10；
-控制电路14，由其正极功率输入15连接到低DC电压源12的各自(正极)端子16，由其负极功率输入17连接到低DC电压源12的各自(负极)端子13，并且由其第一输出18连接到第一受控门6的控制输入19(到MOS晶体管的栅极)；
-第一电容器20，由其一个(第一)板极21连接到电感负载的第二端子8；
-二极管22，由其阴极23连接到第一电容器20的另一个(第二)板极；
-第一受控开关，由其第一输入26连接到第一电容器20的第一板极21，并且由其第二输入27连接到第一电容器20的第二板极24；
-第二受控开关28，由其一个(第一)输入29连接到低DC电压源12的正极端子16，由其输出30连接到二极管22的阳极31，并且由其第二输入32连接到低DC电压源12的负极端子13；
-方形脉冲持续时间的第一转换器33，由其输入34连接到控制电路14的第一输出18，由其输出35连接到第二受控开关28的控制输入36，并且由其功率输入37、38连接到低DC电压源12的各自端子16和13；
-第二电容器39，由其板极的一个(第一个)40连接到高DC电压源1的正极端子5；
-第二受控门41(包括例如MOS晶体管)，由其第一(主)端子42(MOS晶体管的漏极)连接到第二电容器39的另一个(第二)板极43，由其第二端子44(MOS晶体管的源极)连接到电感负载2的第二端子8，并且由其控制输入45连接到第一受控开关25的输出46；
-控制电路14，包括：例如，串联连接的方形脉冲的生成器47，方形脉冲的延迟的元件48，以及方形脉冲持续时间的第二转换器49，连接到延迟元件48的输入51的方形脉冲的生成器47的输出50是控制电路14的第一输出18，并且方形脉冲持续时间的第二转换器40的输出52是连接到第一受控开关25的控制输入54的控制电路14的第二输出53。
图2中所示并且在装置中起作用的电压的流程图例示：
a)高DC电压源1的DC电压U0；
b)控制电路14的第一输出18处，具有预先设置持续时间τsq1的控制方形脉冲；
c)方形脉冲持续时间的转换器33的输出35处，具有预先设置持续时间τsqs，锯齿脉冲电压的控制方形脉冲，τsqs＝τsq1-Δτ，其中Δτ>τ二极管是确保将二极管22的阳极预先连接到低DC电压源12的负极端子的保护时间间隔的值。
d)二极管22的连续状态：二极管接通，二极管在τ二极管期间变得关闭，以及二极管关闭；
e)电感负载2处端子8与4之间的高脉冲电压；
f)控制电路14的第二输出53处，τsq2持续时间的控制脉冲，这些控制脉冲相对于控制电路14的第一输出18处方形控制脉冲τsq1的后沿延迟τsqd的值；
g)第一受控门6的低欧姆电阻器11处的锯齿脉冲电压(该电压反映当具有预先设置持续时间τsq1的方形控制脉冲起作用时电感负载中电流的变化)。
用于在电感负载中提供高脉冲电压的装置如下操作。
持续时间τsq1的方形脉冲(参看图2b)从控制电路14的输出18来到第一受控门6的控制输入19(到MOS晶体管的栅极)并且因此打开第一受控门6。就这样，电感负载2的第二端子8的电势相对于连接到彼此的高DC电压源1的负极端子10和低DC电压源12的负极端子13变得接近于零。因此，电感负载2的端子8和4之间的电压差变得接近于高DC电压源1的输出电压的值，并且电感负载2开始积累高压方形脉冲(相对于高DC电压源1的正极端子5)，其转变到变压器3的次级绕组中。同时，来自控制电路14的第一输出18的方形脉冲来到方形脉冲持续时间的第一转换器33的控制输入34，方形脉冲持续时间的第一转换器33在其输出35处生成持续时间为τsqs＝τsq1-Δτ的方形脉冲(参看图2c的流程图)，该方形脉冲来到第二(另外的)受控开关28的控制输入36。
由于上面讨论的控制脉冲的作用，第二受控开关28将其(连接到低DC电压源12的正极端子16的)第一输入29连接到其(连接到二极管22的阳极31的)输出30。结果，电流开始从低DC电压源12的正极端子16流动通过第二受控开关28、打开的二极管22、第一电容器20以及打开的第一受控门6。该电流给第一电容器20充电，因此在其板极21和24上造成电压，电压的值接近于低DC电压源12的输出电压。在持续时间为τsqs＝τsq1-Δτ的控制脉冲在第二受控开关28的控制输入36处结束后，开关28将其(与低DC电压源12的负极端子13相连接的)第二输入32连接到其(与二极管22的阳极相连接的)输出30。
因此，二极管22关闭，因为施加到其阴极23的是先前充电的第一电容器20的板极之间的电压，该电压接近于低DC电压源12的输出电压。由于二极管22响应时间，它的关闭花费时间τ二极管(参看图2中图表2d)。
如果方形脉冲持续时间转换器33的输出35处控制脉冲的持续时间τsqs是这样的：使得τsq1-τsqs＝Δτ>τ二极管，那么二极管22将在控制电路14的输出18处持续时间τsq1的控制脉冲结束以前可靠地关闭(参看图2中图表2c，d)。
在来到第一受控门6的控制输入19(MOS晶体管的栅极)的持续时间τsq1的方形脉冲结束之后，第一受控门6关闭，并且等于高DC电压源1的输出电压与电感负载2的端子8和4之间的电压的总和的高电压出现在连接到电感负载2的端子8的第一受控门的第一端子(MOS晶体管的漏极)处。
此时，电感负载2的端子8和4之间的电压差改变其符号(参看图2中图表2e)指示在电感负载中生成负极性的高脉冲电压结束。
由于到此时二极管22已经可靠地关闭(参看图2中图表2d)的事实，在用于生成高脉冲电压的装置中，没有通过未完全关闭二极管22的脉冲电流浪涌发生－不像现有技术装置。
在图2中图表2g上，可以看到第一受控门5的低欧姆电阻器11处的脉冲电压，其反映预先设置持续时间τsq1的控制方形脉冲的作用期间电感负载2中电流的变化。它显示没有在现有技术装置中由通过未完全关闭二极管22的脉冲电流的浪涌所引起的短期功率脉冲噪声在电感负载2中生成负极性的高脉冲电压结束时发生，这导致更好的电磁兼容性。
当第一受控门6关闭时(在持续时间τsq1的控制方形脉冲结束之后)，电压基本上即刻从高DC电压源1的正极端子5经由电感负载2出现在其第一端子7(MOS晶体管的漏极)处。等于高DC电压源1的输出电压与电感负载2的端子8和4之间的电压的总和的这个电压施加到第一电容器20的第一板极21，第一电容器20先前充电至等于低DC电压源12的输出电压的电压。结果，第一受控开关25的第一输入26与第二输入27之间的电压差保持近似等于低DC电压源12的输出电压，但是(相对于连接到彼此的高DC电压源1的负极端子10和低DC电压源12的负极端子13的电势)偏移等于高DC电压源1的输出电压与电感负载2的端子8和4之间的电压的总和的值。
从控制电路14的方形脉冲生成器47的输出50，已经经过控制电路14的延迟元件48和方形脉冲持续时间转换器49并且已经如图2中图表2f中所例示的进行转换的方形脉冲来到第一受控开关25的控制输入54。
由于持续时间τsq2的那些脉冲的作用，第一受控开关25将其第一输入27与其输出46相连接，因此分别地将第一电容器20的第二板极24与第二受控门41的控制输入45相连接。
因此，第二受控门41打开，因为第一受控开关25的输出46处的电势变得比第二受控门41的第二端子44(MOS晶体管的源极)的电势高出第一电容器20的板极24和21之间的电压的值(其接近于低DC电压源12的输出电压)。只要第二受控门41打开，对第二电容器39重新充电在包括电感负载2的第一端子4、第二电容器39、打开的第二受控门41以及电感负载2的第二端子8的电路中发生。
在第一受控开关25的控制输入处持续时间τsq2的控制方形脉冲结束之后，受控门6和41关闭(由图2中图表2b和2f例示的)，并且图2的图表2e中例示的阻尼振动出现在由变压器3初级绕组漏电感和变压器3寄生电容(未示出)形成的谐振电路中。在第一受控门6的第一(主)端子7(MOS晶体管的漏极)处电压的最小值时，来自控制电路14的输出18的持续时间τsq1的控制方形脉冲再次施加到第一受控门25的控制输入19，并且所有处理重复自身。
这样，所提出的在电感负载中生成高脉冲电压的装置允许提供在辐射到环境中的较少噪声级别方面有利地不同于现有技术的装置。
组成上面讨论的装置的功能单元可以以各种方式实现。方形脉冲持续时间转换器33和49可以例如作为例如在Robert J.Traister的“The 555IC Project Book”，TABBooks，1985中描述的单稳态多振动器，或者根据“A monostable multivibrator–monostable circuit.A design of a monostable multivibrator.”(http:// www.meanders.ru/odnovibrator.shtml)中公开的图解而实现。受控开关7，41的功率组件可以包括MOS晶体管或者IGBT或者双极型晶体管或者晶闸管等。装置的所有其他元件在本技术领域中众所周知并且在关于脉冲技术和无线电电子学的许多出版物中公开。

Claims (1)

1.一种用于生成高脉冲电压的装置，所述装置包括：
-高DC电压源；
-电感负载，制造成芯上的绕组，并且包括例如变压器的初级绕组，其次级绕组连接到整流器；
-低DC电压源；
-控制电路；
-第一受控门；
-二极管；
-第一受控开关；
-第一电容器；
-第二受控门；以及
-第二电容器；
-所述电感负载的第一端子连接到所述高DC电压源的正极端子；
-所述低DC电压源的负极端子连接到所述高DC电压源的负极端子；
-所述控制电路的功率输入连接到所述低DC电压源的端子；
-所述第一受控门的第一端子连接到所述电感负载的第二端子，所述第一受控门的第二端子连接到所述高DC电压源的所述负极端子，并且所述第一受控门的控制输入连接到所述控制电路的第一输出；
-所述第一受控开关的第一输入连接到所述二极管的阴极，所述第一受控开关的第二输入连接到所述电感负载的第二端子，所述第一受控开关的控制输入连接到所述控制电路的第二输出；
-所述第一电容器的第一板极连接到所述第一受控开关的所述第一输入，所述第一电容器的第二板极连接到所述第一受控开关的所述第二输入；
-所述第二受控门的控制输入连接到所述第一受控开关的输出，所述第二受控门的第二端子连接到所述电感负载的所述第二端子；
-所述第二电容器的第一板极连接到所述第二受控门的所述第一端子，所述第二电容器的第二板极连接到所述高DC电压源的所述正极端子；
其特征在于所述装置还包括
-第二受控开关；以及
-方形脉冲持续时间转换器；
-所述方形脉冲持续时间转换器的输入连接到所述控制电路的所述第一输出，所述方形脉冲持续时间转换器的输出连接到所述第二受控开关的控制输入；
-所述第二受控开关的第一输入连接到所述低DC电压源的所述正极端子，所述第二受控开关的第二输入连接到所述低DC电压源的所述负极端子，所述第二受控开关的输出连接到所述二极管的阳极。
CN201680085307.3A 2016-05-04 2016-05-04 生成高脉冲电压的装置 Active CN109417383B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2016/000272 WO2017192059A1 (ru) 2016-05-04 2016-05-04 Устройство для получения высоковольтного импульсного напряжения

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109417383A CN109417383A (zh) 2019-03-01
CN109417383B true CN109417383B (zh) 2022-04-01

Family

ID=60203050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680085307.3A Active CN109417383B (zh) 2016-05-04 2016-05-04 生成高脉冲电压的装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10361638B2 (zh)
EP (1) EP3454472B1 (zh)
JP (1) JP6684921B1 (zh)
CN (1) CN109417383B (zh)
RU (1) RU2703966C1 (zh)
WO (1) WO2017192059A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10447167B1 (en) * 2017-01-10 2019-10-15 Drive Cjsc Method of DC voltage—pulse voltage conversion
EP3618276B1 (en) * 2017-04-24 2023-06-21 Closed-up Joint-Stock Company Drive Device for generating a high pulse voltage

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6522098B1 (en) * 1994-01-20 2003-02-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Controller for power device and drive controller for motor
CN1549419A (zh) * 2003-05-08 2004-11-24 友昕科技股份有限公司 用以产生各种类型脉冲的电源模块
CN1599535A (zh) * 2003-09-18 2005-03-23 东芝照明技术株式会社 高压放电灯点灯装置、起动装置以及照明装置
CN101124714A (zh) * 2004-05-04 2008-02-13 斯坦格尼斯工业公司 采用固态开关的高压脉冲电源
CN101127516A (zh) * 2007-09-14 2008-02-20 东南大学 高压脉冲电路
CN101877580A (zh) * 2009-04-30 2010-11-03 博西华电器（江苏）有限公司 高压脉冲发生装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2111607C1 (ru) * 1996-07-04 1998-05-20 Государственное предприятие Специальное конструкторское бюро научного приборостроения Генератор импульсов высокого напряжения (варианты)
RU8547U1 (ru) * 1998-02-03 1998-11-16 Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Буревестник" Генератор импульсов высокого напряжения
US6069803A (en) * 1999-02-12 2000-05-30 Astec International Limited Offset resonance zero volt switching flyback converter
JP2002027752A (ja) * 2000-07-07 2002-01-25 Sony Corp スイッチング電源回路
US6466462B2 (en) * 2000-10-31 2002-10-15 Yokogawa Electric Corporation DC/DC converter having a control circuit to reduce losses at light loads
RU2214038C2 (ru) * 2001-07-11 2003-10-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева" Формирователь высоковольтных импульсов наносекундной длительности
JP3707409B2 (ja) * 2001-09-10 2005-10-19 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
AU2003257861A1 (en) * 2002-08-19 2004-03-03 The Circle For The Promotion Of Science And Engineering Pulse power supply for regenerating magnetic energy
WO2005008871A1 (ja) * 2003-07-16 2005-01-27 Sanken Electric Co., Ltd. 直流変換装置
JP3664173B2 (ja) * 2003-11-17 2005-06-22 サンケン電気株式会社 直流変換装置
US7006364B2 (en) * 2004-03-15 2006-02-28 Delta Electronics, Inc. Driving circuit for DC/DC converter
US7286376B2 (en) * 2005-11-23 2007-10-23 System General Corp. Soft-switching power converter having power saving circuit for light load operations
US8488348B2 (en) * 2007-06-20 2013-07-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Switch mode power supply apparatus having active clamping circuit
US7869235B2 (en) * 2008-04-28 2011-01-11 Fsp Technology Inc. Flyback converter having an active snubber
US20110305048A1 (en) * 2010-06-11 2011-12-15 System General Corp. Active-clamp circuit for quasi-resonant flyback power converter
JP6073077B2 (ja) * 2012-05-30 2017-02-01 株式会社テーケィアール スイッチング電源及びスイッチング電源を備えた電子機器
RU2510764C2 (ru) * 2012-08-07 2014-04-10 Закрытое Акционерное Общество "Драйв" Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки
RU133669U1 (ru) * 2013-05-17 2013-10-20 Открытое акционерное общество Омское производственное объединение "Радиозавод имени А.С. Попова" (РЕЛЕРО) Генератор импульсов высокого напряжения и электрошоковое устройство с таким генератором
US9276483B2 (en) * 2013-06-27 2016-03-01 System General Corporation Control circuit for active-clamp flyback power converter with programmable switching period
RU2674010C2 (ru) * 2014-05-12 2018-12-04 Закрытое Акционерное Общество "Драйв" Устройство для получения постоянного тока, протекающего в цепи питания нагрузки

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6522098B1 (en) * 1994-01-20 2003-02-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Controller for power device and drive controller for motor
CN1549419A (zh) * 2003-05-08 2004-11-24 友昕科技股份有限公司 用以产生各种类型脉冲的电源模块
CN1599535A (zh) * 2003-09-18 2005-03-23 东芝照明技术株式会社 高压放电灯点灯装置、起动装置以及照明装置
CN101124714A (zh) * 2004-05-04 2008-02-13 斯坦格尼斯工业公司 采用固态开关的高压脉冲电源
CN101127516A (zh) * 2007-09-14 2008-02-20 东南大学 高压脉冲电路
CN101877580A (zh) * 2009-04-30 2010-11-03 博西华电器（江苏）有限公司 高压脉冲发生装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
High-voltage pulsed-power sources for high-energy experimentation;B.M. Novac等;《 2010 IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference》;20110718;全文 *
智能传感器系统多路混合开关电源设计与实现;袁小庆等;《核电子学与探测技术》;20090120(第01期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020513712A (ja) 2020-05-14
WO2017192059A1 (ru) 2017-11-09
US20190165690A1 (en) 2019-05-30
CN109417383A (zh) 2019-03-01
RU2703966C1 (ru) 2019-10-22
US10361638B2 (en) 2019-07-23
JP6684921B1 (ja) 2020-04-22
EP3454472A1 (en) 2019-03-13
EP3454472B1 (en) 2021-02-24
EP3454472A4 (en) 2020-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10224822B2 (en) Nanosecond pulser
Park et al. A self-boost charge pump topology for a gate drive high-side power supply
US7636248B2 (en) Radiation tolerant electrical component with non-radiation hardened FET
JPH05505091A (ja) 電流制限回路付き直流電力変換器
JP2013013051A (ja) パワーｍｏｓｆｅｔの駆動回路およびその素子値決定方法
RU2580787C1 (ru) Генератор мощных наносекундных импульсов (варианты)
JP2015177328A (ja) 半導体装置
CN109417383B (zh) 生成高脉冲电压的装置
Shojaie et al. Design of an all-GaN bidirectional DC-DC converter for medium voltage DC ship power systems using series-stacked GaN modules
Liu et al. Building blocks for future dual-channel GaN gate drivers: Arbitrary waveform driver, bootstrap voltage supply, and level shifter
CN109075694B (zh) 在电感负载中生成高脉冲电压的方法
JP2014150654A (ja) ゲート駆動回路
US20170244400A1 (en) Pulse modulator
Rafiq et al. A resonant gate driver circuit with turn-on and turn-off dv/dt control
US20150333749A1 (en) Circuit arrangement and method for controlling semiconductor switching element
DE102021101327A1 (de) Gate-ansteuerungsvorrichtung, gate-ansteuerungsverfahren, leistungshalbleitermodul und stromwandlervorrichtung
RU2658681C1 (ru) Устройство для преобразования постоянного напряжения в импульсное напряжение
RU148939U1 (ru) Силовое полупроводниковое устройство с обратным диодом
Evans et al. Active control of series connected, voltage driven power devices using a single gate drive
RU2660674C1 (ru) Устройство для получения высоковольтного импульсного напряжения
RU146917U1 (ru) Силовое полупроводниковое устройство
FI126682B (en) Hacker converter and procedure for controlling it
Sarkar et al. Ultrafast Self-Powered Circuit for Gate Driving of Normally-On Wide Bandgap Transistors
RU74534U1 (ru) Полупроводниковое устройство ключевого типа
RU74253U1 (ru) Полупроводниковое устройство ключевого типа

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant