CN205680925U - 一种升压式电光调q电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种升压式电光调Q电路,包括场效应管Q1、Q2,电容C1、C2,电阻R1、R2、R3、R4和调Q晶体;场效应管Q1的漏极连接正高压HV,源极与电阻R2相连接;场效应管Q2的源极连接负高压‑HV,漏极与电阻R1相连接,电容C1的一端与场效应管Q1和电阻R2的连接处相连,另一端连接电阻R3后与正负高压‑HV的公共接地端相连;电容C2的一端与场效应管Q2和电阻R1的连接处相连接,另一端连接电阻R4后与正负高压‑HV的公共接地端相连;调Q晶体的一端与电容C1和电阻R3的连接处相连接,另一端与电容C2和电阻R4的连接处相连接;本实用新型电路上升沿快、工作稳定;能获得更高的电压输出,脉冲幅值调节范围大;可靠性高、成本低;提高了激光器电光转换的效率。
Description
技术领域
本实用新型属于高压快速驱动电源技术领域,具体涉及一种升压式电光调Q电路。
背景技术
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高压的突变,使通过晶体的线偏振光相位延迟的突变,从而使激光腔的损耗突变,来产生高峰值功率、窄脉冲宽度的激光巨脉冲。
电光Q开关是产生高峰值功率激光脉冲的关键器件,影响电光调Q激光电光效率的一个重要因素是Q开关速度,Q开关速度主要由调Q电路决定,如何提高调Q电路的开关速度是电光调Q激光器的首要任务。
现有的调Q电路多采用雪崩三极管级联或者变压器升压的方式,对于雪崩三极管级联式调Q电路,输出脉冲幅度调节范围小,雪崩三极管一致性要求较高;对于变压器升压式调Q电路,开关速度慢,电路一致性差。
发明内容
本实用新型的目的在于根据现有技术的不足,提供一种升压式电光调Q电路,以实现纳秒级高压脉冲输出,具有快速、调节范围大、成本低和可靠性高等特点。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种升压式电光调Q电路,包括第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和调Q晶体;所述第一场效应管Q1的漏极连接正高压HV,第一场效应管Q1的源极与第二电阻R2相连接;所述第二电阻R2的另一端与负高压-HV相连接;所述第二场效应管Q2的源极连接负高压-HV,第二场效应管Q2的漏极与第一电阻R1相连接;所述第一电阻R1的另一端与正高压HV相连接;所述第一电容C1的一端与第一场效应管Q1和第二电阻R2的连接处相连,第一电容C1的另一端连接第三电阻R3后与正负高压-HV的公共接地端相连;所述第二电容C2的一端与第二场效应管Q2和第一电阻R1的连接处相连接,第二电容C2的另一端连接第四电阻R4后与正负高压-HV的公共接地端相连;所述调Q晶体的一端与第一电容C1和第三电阻R3的连接处相连接,调Q晶体的另一端与第二电容C2和第四电阻R4的连接处相连接。
所述的一种升压式电光调Q电路,还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3、第四电容C4以及与第三电阻R3并联的第一二极管D1和与第四电阻R4并联的第二二极管D2;所述的第一场效应管Q1的栅极和源极之间连接第六电阻R6,所述的第二场效应管Q2的栅极和源极之间连接第七电阻R7;所述的第三电容C3和第五电阻R5并联后两端分别与正高压HV和公共接地端相连接,所述的第四电容C4和第八电阻R8并联后两端分别与负高压-HV和公共接地端相连接。
所述的一种升压式电光调Q电路,还包括第九电阻R9、第十电阻R10、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4;所述的第三场效应管Q3的漏极端与第一场效应管Q1的源极端相连接,所述的第三场效应管Q3的源极端与第二电阻R2相连接,所述的第三场效应管Q3的栅极和源极之间连接第九电阻R9;所述的第四场效应管Q4的源极端与负高压-HV相连接,所述的第四场效应管Q4的漏极端与第二场效应管Q2的源极端相连接,所述的第四场效应管Q4的栅极和源极之间连接第十电阻R10。
所述的一种升压式电光调Q电路,其第一场效应管Q1和第二场效应管Q2由触发电路同步触发。所述的第三场效应管Q3和第四场效应管Q4由触发电路同步触发。
所述的一种升压式电光调Q电路,其调Q晶体为KDP或。
所述的一种升压式电光调Q电路,其第一电容C1和第二电容C2为瓷介电容或聚丙烯电容。其所述的第三电容C3和第四电容C4为瓷介电容或聚丙烯电容。
本实用新型的有益效果是:
1、本实用新型实现的升压式电光调Q电路上升沿快、工作稳定;
2、本实用新型实现的升压式电光调Q电路通过场效应管串联的方式可获得更高的电压输出,脉冲幅值调节范围大;
3、本实用新型实现的升压式电光调Q电路可靠性高、成本低;
4、本实用新型实现的升压式电光调Q电路可以提高激光器电光转换效率。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理框图;
图2是本实用新型的第一实施例电路原理框图;
图3是本实用新型的第二实施例电路原理框图;
图4是本实用新型的第二实施例的测试波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
实施例1:
参照图1所示,作为本实用新型的基本实施例,一种升压式电光调Q电路,包括第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和调Q晶体;所述第一场效应管Q1的漏极连接正高压HV,第一场效应管Q1的源极与第二电阻R2相连接;所述第二电阻R2的另一端与负高压-HV相连接;所述第二场效应管Q2的源极连接负高压-HV,第二场效应管Q2的漏极与第一电阻R1相连接;所述第一电阻R1的另一端与正高压HV相连接;所述第一电容C1的一端与第一场效应管Q1和第二电阻R2的连接处相连,第一电容C1的另一端连接第三电阻R3后与正负高压-HV的公共接地端相连;所述第二电容C2的一端与第二场效应管Q2和第一电阻R1的连接处相连接,第二电容C2的另一端连接第四电阻R4后与正负高压-HV的公共接地端相连;所述调Q晶体的一端与第一电容C1和第三电阻R3的连接处相连接,调Q晶体的另一端与第二电容C2和第四电阻R4的连接处相连接。
进一步,所述的调Q晶体为KDP或
本实用新型的原理是:
第一场效应管Q1和第二场效应管Q2在触发信号到来前均处于关闭状态,此时第一电容C1和第二电阻R2的连接端电位为负高压-HV,第二电容C2和第一电阻R1的连接端电位为正高压HV,第一电容C1与第三电阻R3的连接端电位为零,第二电容C2与第四电阻R4的连接端电位也为零,调Q晶体两端的电位差为零。
那么,第一电容C1与第三电阻R3的连接端的电位比第一电容C1和第二电阻R2的连接端的电位高HV,第二电容C2与第四电阻R4的连接端的电位比第二电容C2和第一电阻R1的连接端电位低HV。
当第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的同步触发信号到来后,场效应管均导通。此时,第一电容C1和第二电阻R2的连接端电位为HV,第二电容C2和第一电阻R1的连接端电位为-HV。
由于第一电容C1和第二电容C2两端的压差不能突变,那么,第一电容C1与第三电阻R3的连接端电位为2HV,第二电容C2与第四电阻R4的连接端的电位为-2HV,调Q晶体两端的电位差为4HV,从而在调Q晶体两端获得纳秒级高压脉冲输出。
因此,通过场效应管串联的方式提高耐压可以获得更大的调节范围,调节正负高压HV可以获得4HV高压脉冲输出。
实施例2:
是相较实施例1进一步的实施例,如图2所示,它还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8,第三电容C3、第四电容C4以及第一二极管D1和第二二极管D2。其中,第一场效应管Q1的栅极和源极之间连接第六电阻R6,所述的第二场效应管Q2的栅极和源极之间连接第七电阻R7;第三电容C3和第五电阻R5并联后两端分别与正高压HV和公共接地端相连接,所述的第四电容C4和第八电阻R8并联后两端分别与负高压-HV和公共接地端相连接。
具体而言,所述的第一场效应管Q1的漏极端与正高压HV相连接,第一场效应管Q1的源极端连接第二电阻R2,第二电阻R2的另一端连接负高压-HV;所述的第二场效应管Q2源极端连接负高压-HV,漏极端连接第一电阻R1,第一电阻R1的另一端连接正高压HV;所述的第一电容C1的一端连接第一场效应管Q1源极端与第二电阻R2的连接端,第一电容C1的另一端连接第三电阻R3,第三电阻R3的另一端接正负高压的公共接地端,第一二极管D1与第三电阻R3并联;所述的第二电容C2一端连接第二场效应管Q2的漏极端与第一电阻R1的连接端,第二电容C2的另一端连接第四电阻R4,第四电阻R4的另一端接正负高压的公共接地端,第二二极管D2与第四电阻R4并联;所述的调Q晶体KDP的一端连接第一电容C1与第三电阻R3的连接端,调Q晶体KDP的另一端连接第二电容C2与第四电阻R4的连接端;所述的第六电阻R6连接到第一场效应管Q1的栅极和源极之间,第七电阻R7连接到第二场效应管Q2的栅极和源极之间;所述的第三电容C3和第五电阻电容R5并联后连接到正高压HV和公共接地端,第四电容C4和第八电阻R8并联后连接到负高压-HV和公共接地端。
进一步,第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4为瓷介电容或聚丙烯电容。
这样两路隔离的同步触发信号分别连接到第六电阻R6和第七电阻R7两端,一路触发信号正连接到第六电阻R6和第一场效应管Q1栅极连接端G1,触发信号负连接到第六电阻R6和第一场效应管Q1源极的连接端S1;另一路触发信号正连接到第七电阻R7和第二场效应管Q2栅极连接端G2,触发信号负连接到第七电阻R7和第二场效应管Q2源极的连接端S2。
实施例3:
如图3所示,在实施例2基础上更进一步,采用两个场效应管串联的方式,来获得更高的调Q电压,它还包括第九电阻R9、第十电阻R10、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4。其中第三场效应管Q3的漏极端与第一场效应管Q1的源极端相连接,第三场效应管Q3的源极端与第二电阻R2相连接,第三场效应管Q3的栅极和源极之间连接第九电阻R9;第四场效应管Q4的源极端与负高压-HV相连接,第四场效应管Q4的漏极端与第二场效应管Q2的源极端相连接,第四场效应管Q4的栅极和源极之间连接第十电阻R10。
具体而言,所述的第一场效应管Q1漏极端连接正高压HV,第一场效应管Q1源极端连接第三场效应管Q3的漏极端,第三场效应管Q3的源极端连接第二电阻R2,第二电阻R2的另一端连接负高压-HV;所述的第四场效应管Q4源极端连接负高压-HV,第四场效应管Q4的漏极端连接第二场效应管Q2的源极端,第二场效应管Q2的漏极端连接第一电阻R1,第一电阻R1的另一端连接正高压HV;所述的第一电容C1一端连接第三场效应管Q3源极端与第二电阻R2的连接端,第一电容C1的另一端连接第三电阻R3,第三电阻R3的另一端接正负高压的公共接地端,第一二极管D1与第三电阻R3并联;所述的第二电容C2一端连接第二场效应管Q2漏极端与第一电阻R1的连接端,第二电容C2的另一端连接第四电阻R4,第四电阻R4的另一端接正负高压的公共接地端,第二二极管D2与第四电阻R4并联;所述的调Q晶体KDP的一端连接第一电容C1与第三电阻R3的连接端,调Q晶体KDP的另一端连接第二电容C2与第四电阻R4的连接端;所述的第六电阻R6连接到第一场效应管Q1的栅极和源极之间,第九电阻R9连接到第三场效应管Q3的栅极和源极之间,第七电阻R7连接到第二场效应管Q2的栅极和源极之间,第十电阻R10连接到第四场效应管Q4的栅极和源极之间;所述的第三电容C3和第五电阻R5并联后连接到正高压HV和公共接地端,第四电容C4和第八电阻R8并联后连接到负高压-HV和公共接地端。
四路隔离的同步触发信号分别连接到第六电阻R6、第九电阻R9、第七电阻R7和第十电阻R10两端,第一路触发信号正连接到第六电阻R6和第一场效应管Q1栅极连接端G1,第一路触发信号负连接到第六电阻R6和第一场效应管Q1源极的连接端S1;第二路触发信号正连接到第九电阻R9和第三场效应管Q3栅极连接端G3,第二路触发信号负连接到第九电阻R9和第三场效应管Q3源极的连接端S3;第三路触发信号正连接到第七电阻R7和第二场效应管Q2栅极连接端G2,第三路触发信号负连接到第七电阻R7和第二场效应管Q2源极的连接端S2;第四路触发信号正连接到第十电阻R10和第四场效应管Q4栅极连接端G4,触发信号负连接到第十电阻R10和第四场效应管Q4源极的连接端S4。
进一步,第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4由触发电路同步触发。
本实用新型采用正负高压电源供电,实现了纳秒级高压脉冲输出,具有快速、调节范围大、成本低、可靠性高等特点,可用于升压式电光调Q、高能物理、雷达等领域。
第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4耐压值Vds不小于1500V,输入电容尽量小;第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4耐压值不低于1500V,第三电容C3和第四电容C4容量为22nF,第一电容C1和第二电容C2容量为1nF;第五电阻R5和第八电阻R8为2512封装,阻值为10MΩ;第六电阻R6、第七电阻R7、第九电阻R9和第十电阻R10阻值为51Ω;第一电阻R1和第二电阻R2为2512封装,阻值为100kΩ;第三电阻R3和第四电阻R4为2512封装,阻值为10kΩ;第一二极管D1和第二二极管D2耐压值大于3000V。测试时,采用Agilent MSO6032A示波器,采用Tektronix P6015A探头,衰减1000倍,测试波形如图4所示。测试脉冲个数为1282个,脉冲上升沿最大、最小值分别为4.4ns和7.1ns,脉冲幅度最大、最小值分别为5320V和5450V。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效,以及部分运用的实施例,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种升压式电光调Q电路,其特征在于:包括第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和调Q晶体;
所述第一场效应管Q1的漏极连接正高压HV,第一场效应管Q1的源极与第二电阻R2相连接;所述第二电阻R2的另一端与负高压-HV相连接;
所述第二场效应管Q2的源极连接负高压-HV,第二场效应管Q2的漏极与第一电阻R1相连接;所述第一电阻R1的另一端与正高压HV相连接;
所述第一电容C1的一端与第一场效应管Q1和第二电阻R2的连接处相连,第一电容C1的另一端连接第三电阻R3后与正负高压-HV的公共接地端相连;
所述第二电容C2的一端与第二场效应管Q2和第一电阻R1的连接处相连接,第二电容C2的另一端连接第四电阻R4后与正负高压-HV的公共接地端相连;
所述调Q晶体的一端与第一电容C1和第三电阻R3的连接处相连接,调Q晶体的另一端与第二电容C2和第四电阻R4的连接处相连接。
2.根据权利要求1所述的一种升压式电光调Q电路,其特征在于,还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3、第四电容C4以及与第三电阻R3并联的第一二极管D1和与第四电阻R4并联的第二二极管D2;
所述的第一场效应管Q1的栅极和源极之间连接第六电阻R6,所述的第二场效应管Q2的栅极和源极之间连接第七电阻R7;
所述的第三电容C3和第五电阻R5并联后两端分别与正高压HV和公共接地端相连接,所述的第四电容C4和第八电阻R8并联后两端分别与负高压-HV和公共接地端相连接。
3.根据权利要求2所述的一种升压式电光调Q电路,其特征在于,还包括第九电阻R9、第十电阻R10、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4;
所述的第三场效应管Q3的漏极端与第一场效应管Q1的源极端相连接,所述的第三场效应管Q3的源极端与第二电阻R2相连接,所述的第三场效应管Q3的栅极和源极之间连接第九电阻R9;
所述的第四场效应管Q4的源极端与负高压-HV相连接,所述的第四场效应管Q4的漏极端与第二场效应管Q2的源极端相连接,所述的第四场效应管Q4的栅极和源极之间连接第十电阻R10。
4.根据权利要求3所述的一种升压式电光调Q电路,其特征在于,所述的第三场效应管Q3和第四场效应管Q4由触发电路同步触发。
5.根据权利要求1所述的一种升压式电光调Q电路,其特征在于,所述的第一场效应管Q1和第二场效应管Q2由触发电路同步触发。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种升压式电光调Q电路,其特征在于,所述的调Q晶体为KDP或。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的一种升压式电光调Q电路,其特征在于,所述的第一电容C1和第二电容C2为瓷介电容或聚丙烯电容。
8.根据权利要求2至5任意一项所述的一种升压式电光调Q电路,其特征在于,所述的第三电容C3和第四电容C4为瓷介电容或聚丙烯电容。
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