CN202444406U - 一种匹配电路和使用该匹配电路的大功率脉冲电源 - Google Patents

一种匹配电路和使用该匹配电路的大功率脉冲电源 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种匹配电路,包括:直流供电模块、信号控制模块、隔离变压模块、开关模块和保护电路模块;同时,本实用新型还提出使用该匹配电路的大功率脉冲电源,包括直流电源模块、逆变模块、高频变压模块、脉冲开关模块和所述匹配电路。上述匹配电路提供一种脉冲电源,用于与低压大功率脉冲电源或者高压大功率脉冲电源叠加,使大功率脉冲电源的上升沿变得陡直;本实用新型大功率脉冲电源将匹配电路的输入端与所述直流电源模块连接,对脉冲开关模块关断引起的电压尖峰起到缓冲电路的作用,减少电磁干扰对电网的冲击;输出端连接在所述脉冲开关模块的输出端和负载之间,向负载提供上升沿陡直的脉冲电源。

Description

一种匹配电路和使用该匹配电路的大功率脉冲电源
技术领域
本实用新型涉及匹配电路,具体是一种匹配电路和使用该匹配电路的大功率脉冲电源。
背景技术
中国专利文献CN101667780A提出的一种应用于电镀过程的高频脉冲电源,参见图1所示,包括直流母线电压整流器、Buck幅值调节器、两相桥式逆变器、高频变压器、高频整流器和电子开关,其中,所述直流母线电压整流器输出的直流母线电压经所述Buck幅值调节器调节幅值后输送到所述两相桥式逆变器,再经所述两相桥式逆变器调节占空比后输送到所述高频变压器,然后送到所述高频整流器,最后由所述高频整流器送到电子开关,输出幅值和占空比可调的高频脉冲电源信号。上述专利文献中的技术方案提供了一种能够对电压幅值和占空比都可以进行调节的高频脉冲电源。
实际上,在电子开关开通时,其通过的电流快速变大,产生很大的电流瞬变,使得电子开关消耗功率变大;电子开关导通和能量传输都需要时间,并且,电子开关导通所需要的能量比电子开关处于稳定状态时多,这使得脉冲电源的上升沿变缓;电子开关的瞬间导通产生感抗、阻抗和负载的功率大使得电网电源电压下降,影响电网的稳定性。在电子开关关断时,所述电子开关两端的电压快速升高,产生很大的电压瞬变,对电网电压进行反馈,而且,没有负载,使得电网电压升高,为电子开关处于稳定状态时电压值的两倍以上,很大的电压瞬变同时会产生严重的谐波干扰,电网电压升高和严重的谐波干扰影响电网的稳定性,也影响脉冲电源的正常工作。所以,上述专利文献中存在脉冲电源上升沿缓和电磁干扰严重两个技术问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的是大功率脉冲电源中脉冲电源上升缓的技术问题,提供一种匹配电路和使用该匹配电路的大功率脉冲电源。
为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案如下:
一种匹配电路,包括:直流供电模块,包括对外输出直流电的输出端;信号控制模块,包括方波发生器,包括输出预定频率的方波脉冲信号的输出端;比较单元,具有两个输入端和一个输出端,所述比较单元的一个所述输入端与所述方波发生器的所述输出端连接,所述比较单元的另一个所述输入端接第一基准电压,所述比较单元的所述输出端用于输出控制信号;当所述方波脉冲信号的电平高于所述第一基准电压时,所述比较单元输出的所述控制信号为高电平;当所述方波脉冲信号的电平低于所述第一基准电压时,所述比较单元输出的所述控制信号为低电平;隔离变压模块,前端具有两个输入端,后端具有两个输出端;所述隔离变压模块的一个所述输入端接所述比较单元的所述输出端,所述隔离变压模块的另一个所述输入端接地;所述隔离变压模块用于匹配所述比较单元输出的所述控制信号的电压值与开关模块输入的控制信号的电压值,控制所述开关模块工作在开或者关状态;开关模块,前端具有一个输入端和一个控制端,后端具有一个输出端;所述开关模块的所述输入端与所述直流供电模块的所述输出端连接;所述开关模块的所述控制端与所述隔离变压模块的一个所述输出端连接;所述开关模块的所述输出端与所述隔离变压模块的另一个所述输出端连接,并共同接保护电路模块的输入端;当所述开关模块的所述控制端输入的所述控制信号为高电平时,所述开关模块导通;当所述开关模块的所述控制端输入的所述控制信号为低电平时,所述开关模块截止;保护电路模块,用于保护所述开关模块不被击穿或烧坏,所述保护电路模块包括一个输入端和一个输出端,所述保护电路的所述输出端对外输出脉冲电源。
所述的匹配电路中,所述第一基准电压的电压值为所述方波脉冲信号高电平的10%-90%。
所述的匹配电路中,所述开关模块包括场效应晶体管,所述场效应晶体管包括漏极、栅极和源极;其中,所述漏极作为所述开关模块的所述输入端,所述栅极作为所述开关模块的所述控制端,所述源极作为所述开关模块的所述输出端。
所述的匹配电路中,所述比较单元包括第一运算放大器,所述第一运算放大器包括同相输入端、反相输入端和输出端;所述第一运算放大器的所述反相输入端接所述第一基准电压,所述第一运算放大器的所述同相输入端接所述方波发生器的所述输出端,所述第一运算放大器的所述输出端作为所述比较单元的所述输出端;在所述方波发生器的所述输出端与所述第一运算放大器的所述同相输入端之间还连接有第一电阻、第二电阻、可变电阻、一个电容和第三二极管;所述电容的一端接所述方波发生器的所述输出端,所述电容的另一端接所述第一电阻的一端,并共同与所述第三二极管的正极相连;所述第三二极管的负极与所述第二电阻的一端连接,并共同接所述第一运算放大器的所述同相输入端;所述第二电阻的另一端接地;所述第一电阻的另一端与所述可变电阻的一端连接,所述可变电阻的另一端接地。
所述的匹配电路中,所述隔离变压模块包括隔离变压器,所述隔离变压器前端具有两个输入端作为所述隔离变压模块的两个所述输入端,所述隔离变压器后端具有两个输出端作为所述隔离变压模块的两个所述输出端;所述隔离变压器的一个所述输出端通过第三电阻与所述场效应晶体管的所述栅极连接,所述隔离变压器的另一个所述输出端接所述场效应晶体管的源极;所述隔离变压器连接所述第一运算放大器的所述输入端与所述隔离变压器连接所述第三电阻的所述输出端是同名端。
所述的匹配电路中,所述保护电路模块包括用于储能的电感、用于单向导通的第一二极管和用于续流的第二二极管,所述电感的一端与所述第二二极管的负极相连,作为所述保护电路模块的输入端;所述第二二极管的正极接地;所述电感的另一端接所述第一二极管的正极;所述第一二极管的负极作为所述保护电路模块的输出端。
一种使用所述匹配电路的大功率脉冲电源,包括:直流电源模块,包括用于输出直流电的输出端;逆变模块,包括一个输入端和一个输出端,所述输入端与所述直流电源模块的所述输出端连接,所述逆变模块的所述输出端用于输出高频脉冲电源;高频变压模块,用于对所述高频脉冲电源进行变压、整流和滤波处理,所述高频变压模块包括一个输入端和一个输出端,所述输入端与所述逆变模块的所述输出端连接,所述高频变压模块的输出端输出直流电;脉冲开关模块,前端具有一个输入端和一个控制端,后端具有一个输出端,所述输入端与所述高频变压模块的输出端连接,所述脉冲开关模块的所述控制端与所述方波发生器的输出端连接,所述脉冲开关模块的所述输出端与负载连接,输出脉冲电源;当所述方波发生器输出的方波脉冲信号为高电平时,所述脉冲开关模块处于导通状态,输出所述直流电;当所述方波脉冲信号处于下降沿时,所述脉冲开关模块由导通状态转向关断状态;当所述方波脉冲信号为低电平时,所述脉冲开关模块处于关断状态,没有输出;当所述方波脉冲信号处于上升沿时,所述脉冲开关模块由关断状态转向导通状态;还包括匹配电路,所述匹配电路包括:直流供电模块,包括对外输出直流电的输出端;信号控制模块,包括方波发生器,包括输出预定频率的方波脉冲信号的输出端;比较单元,具有两个输入端和一个输出端,所述比较单元的一个所述输入端与所述方波发生器的所述输出端连接,所述比较单元的另一个所述输入端接第一基准电压,所述比较单元的所述输出端用于输出控制信号;当所述方波脉冲信号的电平高于所述第一基准电压时,所述比较单元输出的所述控制信号为高电平;当所述方波脉冲信号的电平低于所述第一基准电压时,所述比较单元输出的所述控制信号为低电平;隔离变压模块,前端具有两个输入端,后端具有两个输出端;所述隔离变压模块的一个所述输入端接所述比较单元的所述输出端,所述隔离变压模块的另一个所述输入端接地;所述隔离变压模块用于匹配所述比较单元输出的所述控制信号的电压值与开关模块输入的控制信号的电压值,控制所述开关模块工作在开或者关状态;开关模块,前端具有一个输入端和一个控制端,后端具有一个输出端;所述开关模块的所述输入端与所述直流供电模块的所述输出端连接;所述开关模块的所述控制端与所述隔离变压模块的一个所述输出端连接;所述开关模块的所述输出端与所述隔离变压模块的另一个所述输出端连接,并共同接保护电路模块的输入端;当所述开关模块的所述控制端输入的所述控制信号为高电平时,所述开关模块导通;当所述开关模块的所述控制端输入的所述控制信号为低电平时,所述开关模块截止;保护电路模块,用于保护所述开关模块不被击穿或烧坏,所述保护电路模块包括一个输入端和一个输出端,所述保护电路模块的所述输出端连接在所述脉冲开关模块和所述负载之间,与所述脉冲开关模块输出的脉冲电源叠加后向所述负载供电。
所述的大功率脉冲电源中,所述第一基准电压的电压值为所述方波脉冲信号高电平的10%-90%。
所述的大功率脉冲电源中,所述开关模块包括场效应晶体管,所述场效应晶体管包括漏极、栅极和源极;其中,所述漏极作为所述开关模块的所述输入端,所述栅极作为所述开关模块的所述控制端,所述源极作为所述开关模块的所述输出端。
所述的大功率脉冲电源中,所述比较单元包括第一运算放大器,所述第一运算放大器包括同相输入端、反相输入端和输出端;所述第一运算放大器的所述反相输入端接所述第一基准电压,所述第一运算放大器的所述同相输入端接所述方波发生器的所述输出端,所述第一运算放大器的所述输出端作为所述比较单元的所述输出端;在所述方波发生器的所述输出端与所述第一运算放大器的所述同相输入端之间还连接有第一电阻、第二电阻、可变电阻、一个电容和第三二极管;所述电容的一端接所述方波发生器的所述输出端,所述电容的另一端接所述第一电阻的一端,并共同与所述第三二极管的正极相连;所述第三二极管的负极与所述第二电阻的一端连接,并共同接所述第一运算放大器的所述同相输入端;所述第二电阻的另一端接地;所述第一电阻的另一端与所述可变电阻的一端连接,所述可变电阻的另一端接地。
所述的大功率脉冲电源中,所述隔离变压模块包括隔离变压器,所述隔离变压器前端具有两个输入端作为所述隔离变压模块的两个所述输入端,后端具有两个输出端作为所述隔离变压模块的两个所述输出端;所述隔离变压器的一个所述输出端通过第三电阻与所述场效应晶体管的所述栅极连接,所述隔离变压器的另一个所述输出端接所述场效应晶体管的源极;所述隔离变压器连接所述第一运算放大器的所述输入端与所述隔离变压器连接所述第三电阻的所述输出端是同名端。
所述的大功率脉冲电源中,所述保护电路模块包括用于储能的电感、用于单向导通的第一二极管和用于续流的第二二极管,所述电感的一端与所述第二二极管的负极相连,作为所述保护电路模块的输入端;所述第二二极管的正极接地;所述电感的另一端接所述第一二极管的正极;所述第一二极管的负极作为所述保护电路模块的输出端。
本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
本实用新型的匹配电路提供一种脉冲电源,用于与低压大功率脉冲电源或者高压大功率脉冲电源叠加,使低压大功率脉冲电源或者高压大功率脉冲电源的上升沿变得陡直。
本实用新型大功率脉冲电源将匹配电路的输入端与所述直流电源模块连接,对脉冲开关模块关断引起的电压尖峰起到缓冲电路的作用,减少电磁干扰对电网的冲击;所述匹配电路的输出端连接在所述脉冲开关模块的输出端和负载之间,所述匹配电路输出的脉冲电源与所述脉冲开关模块输出的脉冲电源叠加,向负载提供上升沿陡直的脉冲电源。
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为中国专利文献CN101667780A提出的一种大功率脉冲电源实施例的结构示意图;
图2为本实用新型一种匹配电路的结构框图;
图3为图2所示匹配电路的结构示意图;
图4为使用图2所示匹配电路的大功率脉冲电源的结构框图;
图5为高压大功率脉冲电源的保护电路模块的一个实施例的结构示意图;
图中附图标记表示为:1-直流供电模块;11-蓄电池;12-第二基准电压;13-恒流充电单元;14-第二运算放大器;2-信号控制模块;21-方波发生器;22-比较单元;220-第一运算放大器;221-第一基准电压;222-电容;223-第一电阻;224-第三二极管;225-可变电阻;226-第二电阻;3-开关模块;31-场效应晶体管;32-第三电阻;4-保护电路模块;41-电感;42-第一二极管;43-第二二极管;44-第四二极管;45-升压变压器;46-第五二极管;5-直流电源模块;6-逆变模块;7-高频变压模块;8-脉冲开关模块;9-负载;10-隔离变压模块;101-隔离变压器。
具体实施方式
参见图2和图3所示,图2是本实用新型一种匹配电路实施例的结构框图,包括直流供电模块1,包括对外输出直流电的输出端;信号控制模块2,包括:方波发生器21,包括输出预定频率的方波脉冲信号的输出端;比较单元22,具有两个输入端和一个输出端,所述比较单元22的一个所述输入端与所述方波发生器21的所述输出端连接,所述比较单元22的另一个所述输入端接电压值为所述方波脉冲信号高电平10%的第一基准电压221,所述比较单元22的输出端用于输出控制信号;当所述方波脉冲信号的电平高于所述第一基准电压221时,所述比较单元22输出的所述控制信号为高电平;当所述方波脉冲信号的电平低于所述第一基准电压221时,所述比较单元22输出的所述控制信号为低电平;隔离变压模块10,前端具有两个输入端,后端具有两个输出端;所述隔离变压模块10的一个所述输入端接所述比较单元22的所述输出端,所述隔离变压模块10的另一个所述输入端接地;所述隔离变压模块10用于匹配所述比较单元22输出的所述控制信号的电压值与开关模块3输入的控制信号的电压值,控制所述开关模块3工作在开或者关状态;开关模块3,前端具有一个输入端和一个控制端,后端具有一个输出端;所述开关模块3的所述输入端与所述直流供电模块1的所述输出端连接;所述开关模块3的所述控制端与所述隔离变压模块10的一个所述输出端连接;所述开关模块3的所述输出端与所述隔离变压模块10的另一个所述输出端连接,并共同接保护电路模块4的输入端;当所述开关模块3的所述控制端输入的所述控制信号为高电平时,所述开关模块3导通;当所述开关模块3的所述控制端输入的所述控制信号为低电平时,所述开关模块3截止;保护电路模块4,用于保护所述开关模块3不被击穿或烧坏,所述保护电路模块4包括一个输入端和一个输出端,所述保护电路模块4的所述输出端对外输出脉冲电源。
图3是本实用新型一种匹配电路实施例的结构示意图,包括蓄电池11,用于对外输出直流电;信号控制模块2,包括用于输出方波脉冲信号的方波发生器21和用于输出控制信号的第一运算放大器220,所述第一运算放大器220具有同相输入端、反相输入端和输出端,所述反相输入端接电压为所述方波脉冲信号高电平10%的第一基准电压221,所述同相输入端接方波发生器21的输出端,所述输出端与隔离变压器101的初级的一端连接;在所述方波发生器21的输出端与所述第一运算放大器220的所述同相输入端之间还连接有第一电阻223、第二电阻226、可变电阻225、一个电容222和第三二极管224;所述电容222的一端接所述方波发生器21的输出端,所述电容222的另一端接所述第一电阻223的一端,并共同与所述第三二极管224的正极相连;所述第三二极管224的负极与所述第二电阻226的一端连接,并共同接所述第一运算放大器220的同相输入端;所述第二电阻226的另一端接地;所述第一电阻223的另一端与所述可变电阻225的一端连接,所述可变电阻225的另一端接地;当所述方波脉冲信号的电平高于所述第一基准电压221时,所述第一运算放大器220输出的控制信号为高电平;当所述方波脉冲信号的电平低于所述第一基准电压221时,所述第一运算放大器220输出的控制信号为低电平;所述隔离变压器101的初级一端接所述第一运算放大器220的输出端,所述隔离变压器101初级的另一端接地;所述隔离变压器101的次级一端通过第三电阻32接场效应晶体管31的栅极,所述隔离变压器101次级的另一端接所述场效应晶体管31的源极;所述隔离变压器101连接所述第一运算放大器220的所述输入端与所述隔离变压器101连接所述第三电阻32的所述输出端是同名端;场效应晶体管31,所述场效应晶体管31包括漏极、栅极和源极,其中,所述漏极构成所述场效应晶体管31的输入端,所述栅极构成所述场效应晶体管31的控制端,所述源极构成所述场效应晶体管31的输出端;所述漏极与所述蓄电池11的输出端连接,所述栅极通过所述第三电阻32与所述隔离变压器101次级的一端连接,所述源极与所述隔离变压器101次级的另一端连接,并共同接保护电路模块4的输入端;所述隔离变压器101匹配所述第一运算放大器220输出的所述控制信号的电压值与所述场效应晶体管31输入的控制信号的电压值,控制所述场效应晶体管31工作在导通或者截止状态;当所述栅极输入的所述控制信号为高电平时,所述场效应晶体管31导通,当所述栅极输入的所述控制信号为低电平时,所述场效应晶体管31截止;保护电路模块4,包括用于储能的电感41、用于单向导通的第一二极管42和用于限流的第二二极管43,所述电感41的一端与所述第二二极管43的负极相连,作为所述保护电路模块4的输入端;所述第二二极管43的正极接地;所述电感41的另一端接所述第一二极管42的正极;所述第一二极管42的负极作为所述保护电路模块4的输出端。
本实用新型的匹配电路提供一种脉冲电源,用于与低压大功率脉冲电源或者高压大功率脉冲电源叠加,使低压大功率脉冲电源或者高压大功率脉冲电源的上升沿变得陡直。
参见图4所示,为本实用新型一个实施例的一种使用图2中匹配电路的低压大功率脉冲电源的结构框图,包括:直流电源模块5,包括用于输出直流电的输出端;逆变模块6,包括一个输入端和一个输出端,所述输入端与所述直流电源模块5输出端连接,所述逆变模块6的所述输出端用于输出高频脉冲电源;高频变压模块7,包括一个输入端和一个输出端,所述输入端与所述逆变模块6输出端连接,所述高频脉冲电源进行变压、整流和滤波处理,所述高频变压模块7的输出端输出直流电;脉冲开关模块8,前端具有一个输入端和一个控制端,后端具有一个输出端,所述输入端与所述高频变压模块7的输出端连接,所述脉冲开关模块8的所述控制端与所述方波发生器21的输出端连接,所述脉冲开关模块8的所述输出端与负载9连接,输出脉冲电源;当所述方波脉冲信号为高电平时,所述脉冲开关模块8处于导通状态,输出所述直流电;当所述方波脉冲信号处于下降沿时,所述脉冲开关模块8由导通状态转向关断状态;当所述方波脉冲信号为低电平时,所述脉冲开关模块8处于关断状态,没有输出;当所述方波脉冲信号处于上升沿时,所述脉冲开关模块8由关断状态转向导通状态;匹配电路,所述匹配电路包括:直流供电模块1,具有一个输入端和一个输出端,所述输入端接直流电源模块5的输出端,所述直流供电模块1的所述输出端接所述场效应晶体管31的漏极,用于向所述场效应晶体管31输出直流电,所述直流供电模块1包括恒流充电单元13、第二运算放大器14和蓄电池11,所述恒流充电单元13前端具有一个输入端和一个控制端,后端具有一个输出端,所述输入端作为所述直流供电模块1的输入端,所述恒流充电单元13的所述输出端与蓄电池11的输入端连接;所述第二运算放大器14包括同相输入端、反相输入端和输出端,所述反相输入端接电压为所述方波脉冲信号高电平95%的第二基准电压12,所述同相输入端接方波发生器21,所述第二运算放大器14的输出端连接所述恒流充电单元13的用于输出控制信号的所述控制端;当所述方波脉冲信号的电平高于所述第二基准电压12时,所述第二运算放大器14输出的控制信号为高电平,所述恒流充电单元13处于不工作状态,不向所述蓄电池11充电;当所述方波脉冲信号的电平低于所述第二基准电压12时,所述第二运算放大器14输出的控制信号为低电平,所述恒流充电单元13处于工作状态,向所述蓄电池11充电;信号控制模块2,包括用于输出频率可预先设定的方波脉冲信号的方波发生器21和用于输出控制信号的第一运算放大器220,所述第一运算放大器220具有同相输入端、反相输入端和输出端,所述反相输入端接电压为所述方波脉冲信号高电平10%的第一基准电压221,所述第一运算放大器220的所述同相输入端接方波发生器21,所述第一运算放大器220的所述输出端与所述隔离变压器101的初级的一端连接;在所述方波发生器21的输出端与所述第一运算放大器220的所述同相输入端还连接有第一电阻223、第二电阻226、可变电阻225、一个电容222和第三二极管224;所述电容222的一端接所述方波发生器21的输出端,所述电容222的另一端接所述第一电阻223的一端,并共同与所述第三二极管224的正极相连;所述第三二极管224的负极与所述第二电阻226的一端连接,并共同接所述第一运算放大器220的同相输入端;所述第二电阻226的另一端接地;所述第一电阻223的另一端与所述可变电阻225的一端连接,所述可变电阻225的另一端接地;当所述方波脉冲信号的电平高于所述第一基准电压221时,所述第一运算放大器220输出的控制信号为高电平;当所述方波脉冲信号的电平低于所述第一基准电压221时,所述第一运算放大器220输出的控制信号为低电平;所述隔离变压器101的初级一端接所述第一运算放大器220的输出端,所述隔离变压器101初级的另一端接地;所述隔离变压器101的次级一端通过所述第三电阻32接场效应晶体管31的栅极,所述隔离变压器101次级的另一端接所述场效应晶体管31的源极;所述隔离变压器101连接所述第一运算放大器220的所述输入端与所述隔离变压器101连接所述第三电阻32的所述输出端是同名端;场效应晶体管31,所述场效应晶体管31具有漏极、栅极和源极,其中,所述漏极构成所述场效应晶体管31的输入端,所述栅极构成所述场效应晶体管31的控制端,所述源极构成所述场效应晶体管31的输出端;所述漏极与所述蓄电池11的输出端连接,所述栅极通过所述第三电阻32与所述隔离变压器101次级的一端连接,所述源极与所述隔离变压器101次级的另一端连接,并共同接保护电路模块4的输入端;所述隔离变压器101匹配所述第一运算放大器220输出的所述控制信号的电压值与所述场效应晶体管31输入的控制信号的电压值,控制所述场效应晶体管31工作在导通或者截止状态;当所述栅极输入的所述控制信号为高电平时,所述场效应晶体管31导通,当所述栅极输入的所述控制信号为低电平时,所述场效应晶体管31截止;保护电路模块4,包括用于储能的电感41、用于单向导通的第一二极管42和用于限流的第二二极管43,所述电感41的一端与所述第二二极管43的负极相连,作为所述保护电路模块4的输入端,共同连接所述场效应晶体管3的源极;所述第二二极管43的正极接地;所述电感41的另一端接所述第一二极管42的正极;所述第一二极管42的负极作为所述保护电路模块4的输出端对外输出脉冲电源。
本实用新型大功率脉冲电源将匹配电路的输入端与所述直流电源模块5连接,匹配电路的输出端连接在所述脉冲开关模块8的输出端和负载9之间,所述匹配电路输出的脉冲电源与所述脉冲开关模块8输出的脉冲电源叠加,向负载9提供上升沿陡直的脉冲电源。
本实用新型大功率脉冲电源的匹配电路中的所述恒流充电单元13与所述直流电源模块5相连,对脉冲开关模块8关断引起的电压尖峰起到缓冲电路的作用,减少电磁干扰对电网的冲击。
作为上述实施例的一个变形,所述隔离变压器101用光电耦合器和放大电路单元代替,其中,所述光电耦合器包括一个输入端和一个输出端,所述输入端与所述第一运算放大器220的输出端连接,所述光电耦合器的所述输出端与所述放大电路单元的输入端连接,所述放大电路单元的输出端通过所述第三电阻32接所述场效应晶体管31的栅极;其它同上述实施例。同样能实现本实用新型的目的,属于本实用新型的保护范围。
作为上述实施例的另一个变形,所述开关模块3中的场效应晶体管31为三极管所代替,其中,所述三极管具有基极、集电极和发射极,其中,所述集电极作为所述三极管的输入端,所述基极作为所述三极管的控制端,所述发射极作为所述三极管的输出端;所述集电极与所述蓄电池11的输出端连接,所述基极通过所述第三电阻32与所述隔离变压器101次级的一端连接,所述发射极与所述隔离变压器101次级的另一端连接,并共同接保护电路模块4的输入端;与所述第一运算放大器220连接的所述隔离变压器101初级的一端和与所述第三电阻32连接的所述隔离变压器101次级的一端是同名端;其它同上述实施例。同样能实现本实用新型的目的,属于本实用新型的保护范围。
作为本实用新型的其它实施例,所述第一基准电压221的电压值为所述方波脉冲信号高电平的10%-90%之间的任意其它数值,比如30%、50%或70%,等等;本领域人员可以根据需要输出的脉冲电源上升沿的陡直程度选择不同的数值,数值越小,本实用新型大功率脉冲电源输出的所述脉冲电源的上升沿越陡直;数值越大,本实用新型大功率脉冲电源输出的所述脉冲电源的上升沿越缓,仍处于本实用新型的保护范围之中。
上述实施例以匹配电路输出的脉冲电源能与低压大功率脉冲电源叠加为例;本实用新型中的所述匹配电路输出的脉冲电源也可以与高压大功率脉冲电源叠加,使高压大功率脉冲电源的上升沿变得陡直;上述实施例中所述保护电路模块4输出的脉冲电源电压幅值为几伏到几百伏的低压,而高压大功率脉冲电源电压幅值很高,为几千到几万伏,上述实施例中所述保护电路模块4输出的脉冲电源不能用于补偿高压大功率脉冲电源的上升沿。所以,提供一种输出高幅值脉冲电压的匹配电路,该匹配电路输出高幅值脉冲电源补偿高压大功率脉冲电源的上升沿,使高压大功率脉冲电源的上升沿变得陡直,具体如图5所示,所述匹配电路中的所述保护电路模块4包括用于升压的升压变压器45、用于整流的第五二极管46和用于续流的第四二极管44,所述升压变压器45前端具有两个输入端,后端具有两个输出端;所述升压变压器45的一个所述输入端与所述第四二极管44的负极相连,作为所述保护电路模块4的输入端,共同接所述开关模块3的输出端;所述第四二极管44的正极接地;所述升压变压器45的一个所述输入端接地;所述升压变压器45的一个所述输出端接所述第五二极管46的正极;所述升压变压器45的另一个所述输出端接地;所述第五二极管46的负极作为所述保护电路模块4的输出端对外输出脉冲电源;所述升压变压器45连接所述第四二极管44负极的所述输入端与所述升压变压器45连接所述第五二极管46正极的所述输出端是同名端;所述匹配电路中除上述结构所述保护电路模块4外的其它结构同上述实施例;具备上述结构所述保护电路模块4的所述匹配电路输出高幅值脉冲电源,与高压大功率脉冲电源输出的脉冲电源叠加后,输出上升沿变得陡直的高压大功率脉冲电源。
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 (12)

1.一种匹配电路,其特征在于,包括:
直流供电模块,包括对外输出直流电的输出端;
信号控制模块,包括
方波发生器,包括输出预定频率的方波脉冲信号的输出端;
比较单元,具有两个输入端和一个输出端,所述比较单元的一个所述输入端与所述方波发生器的所述输出端连接,所述比较单元的另一个所述输入端接第一基准电压,所述比较单元的所述输出端用于输出控制信号;当所述方波脉冲信号的电平高于所述第一基准电压时,所述比较单元输出的所述控制信号为高电平;当所述方波脉冲信号的电平低于所述第一基准电压时,所述比较单元输出的所述控制信号为低电平;
隔离变压模块,前端具有两个输入端,后端具有两个输出端;所述隔离变压模块的一个所述输入端接所述比较单元的所述输出端,所述隔离变压模块的另一个所述输入端接地;所述隔离变压模块用于匹配所述比较单元输出的所述控制信号的电压值与开关模块输入的控制信号的电压值,控制所述开关模块工作在开或者关状态;
开关模块,前端具有一个输入端和一个控制端,后端具有一个输出端;所述开关模块的所述输入端与所述直流供电模块的所述输出端连接;所述开关模块的所述控制端与所述隔离变压模块的一个所述输出端连接;所述开关模块的所述输出端与所述隔离变压模块的另一个所述输出端连接,并共同接保护电路模块的输入端;当所述开关模块的所述控制端输入的所述控制信号为高电平时,所述开关模块导通;当所述开关模块的所述控制端输入的所述控制信号为低电平时,所述开关模块截止;
保护电路模块,用于保护所述开关模块不被击穿或烧坏,所述保护电路模块包括一个输入端和一个输出端,所述保护电路的所述输出端对外输出脉冲电源。
2.根据权利要求1所述的匹配电路,其特征在于,所述第一基准电压的电压值为所述方波脉冲信号高电平的10%-90%。
3.根据权利要求2所述的匹配电路,其特征在于,所述开关模块包括场效应晶体管,所述场效应晶体管包括漏极、栅极和源极;其中,所述漏极作为所述开关模块的所述输入端,所述栅极作为所述开关模块的所述控制端,所述源极作为所述开关模块的所述输出端。
4.根据权利要求3所述的匹配电路,其特征在于,所述比较单元包括第一运算放大器,所述第一运算放大器包括同相输入端、反相输入端和输出端;所述第一运算放大器的所述反相输入端接所述第一基准电压,所述第一运算放大器的所述同相输入端接所述方波发生器的所述输出端,所述第一运算放大器的所述输出端作为所述比较单元的所述输出端;在所述方波发生器的所述输出端与所述第一运算放大器的所述同相输入端之间还连接有第一电阻、第二电阻、可变电阻、一个电容和第三二极管;所述电容的一端接所述方波发生器的所述输出端,所述电容的另一端接所述第一电阻的一端,并共同与所述第三二极管的正极相连;所述第三二极管的负极与所述第二电阻的一端连接,并共同接所述第一运算放大器的所述同相输入端;所述第二电阻的另一端接地;所述第一电阻的另一端与所述可变电阻的一端连接,所述可变电阻的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的匹配电路,其特征在于,所述隔离变压模块包括隔离变压器,所述隔离变压器前端具有两个输入端作为所述隔离变压模块的两个所述输入端,所述隔离变压器后端具有两个输出端作为所述隔离变压模块的两个所述输出端;所述隔离变压器的一个所述输出端通过第三电阻与所述场效应晶体管的所述栅极连接,所述隔离变压器的另一个所述输出端接所述场效应晶体管的源极;所述隔离变压器连接所述第一运算放大器的所述输入端与所述隔离变压器连接所述第三电阻的所述输出端是同名端。
6.根据权利要求5所述的匹配电路,其特征在于,所述保护电路模块包括用于储能的电感、用于单向导通的第一二极管和用于续流的第二二极管,所述电感的一端与所述第二二极管的负极相连,作为所述保护电路模块的输入端;所述第二二极管的正极接地;所述电感的另一端接所述第一二极管的正极;所述第一二极管的负极作为所述保护电路模块的输出端。
7.一种使用如权利要求1-6任一所述匹配电路的大功率脉冲电源,包括:
直流电源模块,包括用于输出直流电的输出端;
逆变模块,包括一个输入端和一个输出端,所述输入端与所述直流电源模块的所述输出端连接,所述逆变模块的所述输出端用于输出高频脉冲电源;
高频变压模块,用于对所述高频脉冲电源进行变压、整流和滤波处理,所述高频变压模块包括一个输入端和一个输出端,所述输入端与所述逆变模块的所述输出端连接,所述高频变压模块的输出端输出直流电;
脉冲开关模块,前端具有一个输入端和一个控制端,后端具有一个输出端,所述输入端与所述高频变压模块的所述输出端连接,所述脉冲开关模块的所述控制端与所述方波发生器的所述输出端连接,所述脉冲开关模块的所述输出端与负载连接,输出脉冲电源;当所述方波发生器输出的所述方波脉冲信号为高电平时,所述脉冲开关模块处于导通状态,输出所述直流电;当所述方波脉冲信号处于下降沿时,所述脉冲开关模块由导通状态转向关断状态;当所述方波脉冲信号为低电平时,所述脉冲开关模块处于关断状态,没有输出;当所述方波脉冲信号处于上升沿时,所述脉冲开关模块由关断状态转向导通状态;
其特征在于,还包括匹配电路,所述匹配电路包括:
直流供电模块,包括对外输出直流电的输出端;
信号控制模块,包括
方波发生器,包括输出预定频率的方波脉冲信号的输出端;
比较单元,具有两个输入端和一个输出端,所述比较单元的一个所述输入端与所述方波发生器的所述输出端连接,所述比较单元的另一个所述输入端接第一基准电压,所述比较单元的所述输出端用于输出控制信号;当所述方波脉冲信号的电平高于所述第一基准电压时,所述比较单元输出的所述控制信号为高电平;当所述方波脉冲信号的电平低于所述第一基准电压时,所述比较单元输出的所述控制信号为低电平;
隔离变压模块,前端具有两个输入端,后端具有两个输出端;所述隔离变压模块的一个所述输入端接所述比较单元的所述输出端,所述隔离变压模块的另一个所述输入端接地;所述隔离变压模块用于匹配所述比较单元输出的所述控制信号的电压值与开关模块输入的控制信号的电压值,控制所述开关模块工作在开或者关状态;
开关模块,前端具有一个输入端和一个控制端,后端具有一个输出端;所述开关模块的所述输入端与所述直流供电模块的所述输出端连接;所述开关模块的所述控制端与所述隔离变压模块的一个所述输出端连接;所述开关模块的所述输出端与所述隔离变压模块的另一个所述输出端连接,并共同接保护电路模块的输入端;当所述开关模块的所述控制端输入的所述控制信号为高电平时,所述开关模块导通;当所述开关模块的所述控制端输入的所述控制信号为低电平时,所述开关模块截止;
保护电路模块,用于保护所述开关模块不被击穿或烧坏,所述保护电路模块包括一个输入端和一个输出端,所述保护电路模块的所述输出端连接在所述脉冲开关模块和所述负载之间,与所述脉冲开关模块输出的脉冲电源叠加后向所述负载供电。
8.根据权利要求7所述的大功率脉冲电源,其特征在于,所述第一基
准电压的电压值为所述方波脉冲信号高电平的10%-90%。
9.根据权利要求8所述的大功率脉冲电源,其特征在于,所述开关模块包括场效应晶体管,所述场效应晶体管包括漏极、栅极和源极;其中,所述漏极作为所述开关模块的所述输入端,所述栅极作为所述开关模块的所述控制端,所述源极作为所述开关模块的所述输出端。
10.根据权利要求9所述的大功率脉冲电源,其特征在于,所述比较单元包括第一运算放大器,所述第一运算放大器包括同相输入端、反相输入端和输出端;所述第一运算放大器的所述反相输入端接所述第一基准电压,所述第一运算放大器的所述同相输入端接所述方波发生器的所述输出端,所述第一运算放大器的所述输出端作为所述比较单元的所述输出端;在所述方波发生器的所述输出端与所述第一运算放大器的所述同相输入端之间还连接有第一电阻、第二电阻、可变电阻、一个电容和第三二极管;所述电容的一端接所述方波发生器的所述输出端,所述电容的另一端接所述第一电阻的一端,并共同与所述第三二极管的正极相连;所述第三二极管的负极与所述第二电阻的一端连接,并共同接所述第一运算放大器的所述同相输入端;所述第二电阻的另一端接地;所述第一电阻的另一端与所述可变电阻的一端连接,所述可变电阻的另一端接地。
11.根据权利要求10所述的大功率脉冲电源,其特征在于,所述隔离变压模块包括隔离变压器,所述隔离变压器前端具有两个输入端作为所述隔离变压模块的两个所述输入端,后端具有两个输出端作为所述隔离变压模块的两个所述输出端;所述隔离变压器的一个所述输出端通过第三电阻与所述场效应晶体管的所述栅极连接,所述隔离变压器的另一个所述输出端接所述场效应晶体管的源极;所述隔离变压器连接所述第一运算放大器的所述输入端与所述隔离变压器连接所述第三电阻的所述输出端是同名端。
12.根据权利要求11所述的大功率脉冲电源,其特征在于,所述保护电路模块包括用于储能的电感、用于单向导通的第一二极管和用于续流的第二二极管,所述电感的一端与所述第二二极管的负极相连,作为所述保护电路模块的输入端;所述第二二极管的正极接地;所述电感的另一端接所述第一二极管的正极;所述第一二极管的负极作为所述保护电路模块的输出端。
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