CN202276326U - 大功率高压脉冲电源 - Google Patents
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Abstract
一种大功率高压脉冲电源，包括：驱动单元,包括第一驱动模块和第二驱动模块；脉冲变压单元；绝缘栅双极晶体管单元，由两只并联在驱动单元和脉冲变压单元之间的第一绝缘栅双极晶体管和第二绝缘栅双极晶体管构成；电容单元，设置在绝缘栅双极晶体管单元与脉冲变压单元之间；每个驱动模块包括绝缘栅双极晶体管驱动芯片和与非门，与非门的输出端与驱动芯片的控制信号输入端相连；与非门的一个输入端接输入信号，与非门的另一个输入端接另一个驱动模块连接的绝缘栅双极晶体管的发射极。本实用新型采用了与非门，从硬件上保证两个IGBT可靠分时工作，避免因软件控制出现问题而导致的两个IGBT同时导通烧坏IGBT情况的发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及脉冲电源技术领域，特别是一种大功率高压脉冲电源。
技术背景
大功率微波发射机由调制器、高压电源控保、主控单元等构成。由于高压脉冲调制器是大功率微波发射机的重要组成部分，发射机的射频脉冲取决于高压脉冲调制器，故大功率微波发射机的主要设计是高压脉冲调制器和高压电源的设计。
中国专利文献CN1635703A公开了一种大功率微波功率放大器高压脉冲电源，提出了一种低压电源直接产生大功率高压脉冲电源的方案，具体是一种大功率微波功率放大器高压脉冲电源，包括驱动电路、绝缘栅双极晶体管、电容、脉冲变压器和固态电源，在驱动电路和脉冲变压器之间并联有两只绝缘栅双极晶体管IGBT （全称为Insulated Gate Bipolar Transistor），驱动电路输出端与两绝缘栅双极晶体管输入端相连，绝缘栅双极晶体管与脉冲变压器之间设有电容；绝缘栅双极晶体管的电源由固态电源提供，解决传统方法中人工线须与速调管阻抗匹配、脉冲宽度做成即不可调、体积重量大的技术问题，该方法控制两个IGBT分时工作，形成对电容的充放电，作为对电容充放电的开关，利用电容瞬间放电产生大功率脉冲。相对现有技术，该技术方案体积小、性能稳定，但IGBT耐过流能力与耐过压能力较差，仅为几微秒；上述专利文献中的两个IGBT的分时工作完全靠软件控制，如果软件运行出现问题，则会导致两个IGBT同时导通，出现电压尖峰，损坏IGBT。
实用新型内容
为此，本实用新型所要解决的是现有脉冲电源中两个IGBT可能同时导通带来的容易损坏的技术问题，提供一种能保证两个IGBT可靠分时工作的大功率高压脉冲电源。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：
一种大功率高压脉冲电源，包括：驱动单元,包括第一驱动模块和第二驱动模块，每个所述驱动模块包括绝缘栅双极晶体管驱动芯片和与非门，所述与非门的输出端与所述驱动芯片的控制信号输入端相连；所述与非门的一个输入端接输入信号，所述与非门的另一个输入端接另一个所述驱动模块连接的绝缘栅双极晶体管的发射极；脉冲变压单元；绝缘栅双极晶体管单元，由两只并联在所述驱动单元和所述脉冲变压单元之间的第一绝缘栅双极晶体管和第二绝缘栅双极晶体管构成，所述第一驱动模块的控制信号输出端与所述第一绝缘栅双极晶体管的栅极相连；所述第二驱动模块的控制信号输出端与所述第二绝缘栅双极晶体管的栅极相连；电容单元，设置在所述绝缘栅双极晶体管单元与所述脉冲变压单元之间与非门与非门与非门与非门。
还包括与所述绝缘栅双极晶体管单元相连的保护电路单元。
所述保护电路单元包括二极管和限流电阻，所述二极管的正极与所述限流电阻的一端相连，所述二极管的负极与所述电容单元的电容相连，所述限流电阻的另一端接地。
本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本实用新型采用了与非门，从硬件上保证两个IGBT可靠分时工作，避免因软件控制出现问题而导致的两个IGBT同时导通烧坏IGBT情况的发生，确保了本实用新型的大功率脉冲电源工作的稳定性和可靠性。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1为实用新型大功率高压脉冲电源一个实施例的结构框图；
图2为图1所示大功率高压脉冲电源一个实施例的电路结构图。
图中附图标记表示为：20-驱动单元，21-绝缘栅双极晶体管单元，22-保护电路单元，23-电容单元，24-脉冲变压单元。
具体实施方式
参见图1、图2所示，本实用新型一个实施例的大功率高压脉冲电源包括驱动单元20、绝缘栅双极晶体管单元21、保护电路单元22、电容单元23和脉冲变压单元24。
所述驱动单元20由两个相同的驱动模块组成，为第一驱动模块和第二驱动模块，所述第一驱动模块包括电阻R1、R2、R3、R4和R7、三极管N1和N2、光电耦合器O1、驱动芯片IC1、极性电容C2、 C3、二极管D1、与非门T1。本实用新型中所述驱动芯片IC1和驱动芯片IC2均以型号为EXB841的驱动芯片为例。
其中，所述三极管N1的基极作为所述第一驱动模块的控制信号输入端，所述三极管N1的集电极分别与所述三极管N2的基极和所述电阻R1的一端相连，所述三极管N2的集电极和所述电阻R1的另一端相连并共同接15V电源，所述三极管N2的发射极接所述电阻R3的一端和所述电阻R4的一端，所述三极管N1的发射极接所述电阻R2的一端；所述电阻R2的另一端、所述电阻R3的另一端和所述驱动芯片IC1的一个输入端14相连并共同接地，所述电阻R4的另一端接所述与非门T1的一个输入端1，所述与非门T1的输出端3接所述驱动芯片IC1的另一个输入端15，所述驱动芯片IC1的管脚5与光电耦合器O1的管脚2相连，所述光电耦合器O1的管脚1通过电阻R7与所述驱动芯片IC1的管脚2相连，并共同接入20V电压；所述驱动芯片IC1的管脚2接所述极性电容C2的正极，所述驱动芯片IC1的管脚1接所述极性电容C3的正极，所述驱动芯片IC1的管脚9与所述极性电容C2、极性电容C3的负极相连，并共同接0V电压，所述驱动芯片IC1的管脚6接所述二极管D1的正极；所述二极管D1的负极与第一IGBTQ1的集电极相连，所述与非门T1的另一个输入端2与第二IGBTQ2的发射极相连；所述驱动芯片IC1的管脚3与电阻R5的一端相连，所述电阻R5的另一端与所述第一IGBTQ1的栅极相连。
所述第二驱动模块包括电阻R9、R10、R11、R12和R13、三极管N3和N4、光电耦合器O2、驱动芯片IC2、极性电容C5、C6、二极管D3、与非门T2。
其中，所述的三极管N4的基极作为所述第二驱动模块的控制信号输入端，所述三极管N4的集电极分别与所述三极管N3的基极和所述电阻R12的一端相连，所述三极管N3的集电极和所述电阻R12的另一端相连并共同接15V电源，所述三极管N3的发射极接所述电阻R11的一端和所述电阻R10的一端，所述三极管N4的发射极接所述电阻R13的一端；所述电阻R13的另一端、所述电阻R11的另一端和所述驱动芯片IC2的一个输入端14相连并共同接地；所述电阻R10的另一端接所述与非门T2的一个输入端1，所述与非门T2的输出端3接所述驱动芯片IC2的另一个输入端15，所述驱动芯片IC2的管脚5与光电耦合器O2的管脚2相连；所述光电耦合器O2的管脚1通过电阻R9与所述驱动芯片IC2的管脚2相连，并共同接入20V电压；所述驱动芯片IC2的管脚2接所述极性电容C6的正极，所述驱动芯片IC2的管脚1接所述极性电容C5的正极，所述驱动芯片IC2的管脚9与所述极性电容C6、极性电容C5的负极相连，并共同接0V电压；所述驱动芯片IC2的管脚6接所述二极管D3的正极，所述二极管D3的负极与所述第二IGBTQ2的集电极相连，所述与非门T2的另一个输入端2与第一IGBTQ1的发射极相连；所述驱动芯片IC2的管脚3与电阻R14的一端相连，所述电阻14的另一端与所述第二IGBTQ2的栅极相连。
所述绝缘栅双极晶体管单元21包括第一IGBTQ1和第二IGBTQ2、电阻R5和R14。所述第二IGBTQ2的集电极通过电阻R16接500V电压，发射极与所述与非门T1的另一个输入端2和所述第一IGBTQ1的集电极相连，并共同接所述电容C1的一端，所述第一IGBTQ1的发射极与所述与非门T2的另一个输入端2相连，并共同接地。所述第一IGBTQ1和所述第二IGBTQ2电源均在28～500V可选。
所述保护电路单元22包括二极管D2和与所述二极管D2串联的电阻R6，所述二极管D2的负极与所述电容C1的另一端相连，所述二极管D2正极通过电阻R6接地。
所述脉冲变压单元24包括脉冲变压器T，所述脉冲变压单元24的输入端接所述二极管D2的负极，另一端接地，输出端为高压脉冲电源输出端。
本实用新型的微波高压脉冲电源工作过程具体论述如下：所述驱动单元20接入两个脉冲电源控制信号，通过所述与非门T1、与非门T2和所述驱动芯片IC1、驱动芯片IC2，控制所述第一IGBTQ1和第二IGBTQ2分时开通和关断。若所述第一IGBTQ1导通，所述第一IGBTQ1发射极输出高电平，连接所述第一IGBTQ1发射极的所述与非门T2的一个输入为逻辑电平1；同时，所述脉冲电源控制信号输入为逻辑高电平，所述与非门T2与所述脉冲电源控制信号相连的另一个输入端为逻辑高电平，则所述与非门T2的输出为0，为逻辑低电平；则所述第二IGBTQ2关断，两个IGBT正常工作；同样，若所述第二IGBTQ2导通，则所述与非门T1控制所述第一IGBTQ1关断，两个IGBT正常工作。若先有单独软件控制出现问题，导致所述第一IGBTQ1和所述第二IGBTQ2同时导通，所述与非门T1、与非门T2与所述第二IGBTQ2、所述第一IGBTQ1的发射极相连的一个输入端为逻辑高电平1，所述的脉冲电源控制信号为逻辑高电平1，则所述与非门T1、与非门T2均关断，同时关断所述第一IGBTQ1和所述第二IGBTQ2。这样，保证所述绝缘栅双极晶体管单元21的第一IGBTQ1和第二IGBTQ2分时工作，形成对所述电容单元23的电容C1的充放电，利用所述电容C1的瞬间放电产生大功率脉冲作为输出。所述保护单元22增加所述第一IGBTQ1和第二IGBTQ2的耐压性，大大提高它们的安全性，起到保护所述第一IGBTQ1和所述第二IGBTQ2的作用。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
Claims (3)
1.一种大功率高压脉冲电源，其特征在于，包括：
驱动单元,包括第一驱动模块和第二驱动模块，每个所述驱动模块包括绝缘栅双极晶体管驱动芯片和与非门，所述与非门的输出端与所述驱动芯片的控制信号输入端相连；所述与非门的一个输入端接输入信号，所述与非门的另一个输入端接另一个所述驱动模块连接的绝缘栅双极晶体管的发射极；
脉冲变压单元；
绝缘栅双极晶体管单元，由并联在所述驱动单元和所述脉冲变压单元之间的第一绝缘栅双极晶体管和第二绝缘栅双极晶体管构成，所述第一驱动模块的控制信号输出端与所述第一绝缘栅双极晶体管的栅极相连；所述第二驱动模块的控制信号输出端与所述第二绝缘栅双极晶体管的栅极相连；
电容单元，设置在所述绝缘栅双极晶体管单元与所述脉冲变压单元之间。
2.如权利要求1所述的大功率高压脉冲电源，其特征在于，还包括与所述绝缘栅双极晶体管单元相连的保护电路单元。
3.如权利要求2所述的大功率高压脉冲电源，其特征在于，所述保护电路单元包括二极管和限流电阻，所述二极管的正极与所述限流电阻的一端相连，所述二极管的负极与所述电容单元的电容相连，所述限流电阻的另一端接地。
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