CN209881754U - 一种双脉冲输出固态调制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双脉冲输出固态调制器，包括：电源模块、一个储能电容、受控开关、脉冲变压器；其中，所述电源模块至少包括升压电源模块和降压电源模块；当固态调制器需要输出高能脉冲时，提前让所述升压电源模块为所述储能电容充电，充到第一设置电压后停止，然后触发所述受控开关导通，使脉冲变压器的输入端得到高输入电压并输出该高能脉冲；当固态调制器输出高能脉冲后，通过所述降压电源模块为所述储能电容进行放电，放电到第二设置电压后停止，触发所述受控开关导通，使脉冲变压器的输入端得到低输入电压并输出该低能脉冲，然后再启动升压电源模块为所述储能电容充电，重复上述过程，从而使脉冲变压器输出不同幅值的交替脉冲。

Description

一种双脉冲输出固态调制器

技术领域

本实用新型涉及脉冲调制器技术领域，尤其涉及一种双脉冲输出固态调制器。

背景技术

固态调制器是脉冲调制器的一种类型，它广泛应用于国防、工业辐照、食品处理、医疗和污染控制等诸多领域，是这些设备的核心部分，它的技术方案和性能指标将直接影响最终设备的成败和性能指标。

传统固态调制器多为单一脉冲强度输出，由于单能脉冲输出功率一致，在成像使用领域，其只能得到一种脉冲强度下的成像效果。随着用户对最终成像效果的高要求，采用不同的脉冲强度交替工作，得到不同脉冲强度下的成像效果，可以得到两种或多种脉冲强度下的影像，可进一步提高成像效果，并可进行影像对比，已成为一种新的趋势。

固态调制器的输出脉冲功率非常大、电压高、电流大，采用传统的固态调制器方案已不能满足使用要求，因此需要提供一种新型固态调制器，以实现系统的不同脉冲强度的交替输出，同时需要满足系统对脉冲波形上升沿时间、下降沿时间、平顶衰减和脉冲时间调整等技术参数。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种能够实现高低脉冲交替输出的双脉冲输出的固态调制器。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种双脉冲输出固态调制器，包括：电源模块、至少一个储能电容、受控开关、脉冲变压器；

其中，所述电源模块至少包括升压电源模块和降压电源模块；所述升压电源模块与所述储能电容并联，用于为所述储能电容充电；所述降压电源模块与所述储能电容并联，用于为所述储能电容提供放电降压回路；所述储能电容与所述受控开关串联，并通过所述受控开关与脉冲变压器的输入端连接；

优选的，一种双脉冲输出固态调制器中，当固态调制器需要输出高能脉冲时，所述升压电源模块为所述储能电容充电，充电至第一设置电压后停止，然后触发所述受控开关导通，以使所述储能电容、受控开关、脉冲变压器形成电流回路，使脉冲变压器的输入端得到第一设置电压并输出该高能脉冲，脉冲宽度由触发宽度决定；当固态调制器输出高能脉冲后，通过启动所述降压电源模块为所述储能电容进行放电，放电到第二设置电压后停止，然后触发所述受控开关导通，以使所述储能电容、受控开关、脉冲变压器形成电流回路，使脉冲变压器的输入端得到第二设置电压并输出该低能脉冲；然后再启动升压电源模块为所述储能电容充电，重复上述过程，从而使脉冲变压器输出不同幅值的交替脉冲。

优选的，一种双脉冲输出固态调制器中，所述升压电源模块和降压电源模块是直流输入-直流输出电源，所述升压电源模块的输入端和降压电源模块的输出端并联，所述升压电源模块的输出端和降压电源模块的输入端并联。

优选的，一种双脉冲输出固态调制器中，还包括交流输入电源，所述交流输入电源将输入的电源变成直流电，为所述升压模块提供能量，并与所述升压电源模块的输入端和降压电源模块的输出端连接。

优选的，一种双脉冲输出固态调制器中，还包括并联在所述升压电源模块输入端的直流母线电容，在降压电源模块工作时，所述降压电源模块将储能电容的能量释放至所述升压电源模块的输入直流母线电容。

优选的，一种双脉冲输出固态调制器中，所述受控开关为多个IGBT开关管并联。

优选的，受控开关并联有RC吸收电路。

优选的，所述脉冲变压器的原边并联有吸收电路。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、通过在固态调制器中设置升压、降压电源模块，并控制升压、降压电源模块为储能电容交替提供充、放电回路，使得储能电容上在触发脉冲之前的电压在设定值之间变化，进一步使脉冲变压器上得到两种不同的电压，而最终输出得到脉冲幅度交替的双能脉冲。

2、系统设置了直流支撑电容，使储能电容上的能量在储能电容和直流支撑电容间流动，而不需要供电端输入额外的能量或将储能电容上的能量额外释放到供电端，系统的输入功率近似为脉冲输出的平均功率，系统功能简单、转换效率高。

3、该双脉冲输出的固态调制器在能够根据需求实现高、低脉冲交替输出，还能实现传统固态调制器单一脉冲幅度输出的功能，且输出的脉冲幅度仍然可调。

附图说明

图1是本实用新型的电气主回路示意图。

图2是本实用新型的双能调制器交替输出脉冲。

图3是脉冲交替输出和各部分工作的逻辑示意图。

附图标记：1-交流输入电源；2-升压电源模块；3-降压电源模块；4-脉冲开关；5-吸收电路；6-脉冲变压器。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型示例性的一种双脉冲输出固态调制器，包括：电源模块、至少一个储能电容C1、受控开关Q1(储能电容C1、受控开关Q1共同构成脉冲开关4)、脉冲变压器6；

其中，所述电源模块至少包括升压电源模块2和降压电源模块3；所述受控开关Q1为多个IGBT开关管并联。并且采用IGBT作为固态开关，具有良好的开关特性，上升及下降时间良好，开关脉冲时间方便调节，容易实现重复脉冲输出。

所述升压电源模块2与所述储能电容C1并联，用于为所述储能电容C1充电；所述降压电源模块3与所述储能电容C1并联，用于为所述储能电容C1提供放电降压回路；所述储能电容C1与所述受控开关Q1串联，并通过所述受控开关Q1与脉冲变压器的输入端连接。进一步的，所述升压电源模块2和降压电源模块3是直流输入-直流输出电源，如图1所示，该升压电源模块2的输入端和降压电源模块3的输出端并联，该升压电源模块2的输出端和降压电源模块3的输入端并联。所述降压电源模块3和升压电源模块2共用一个交流输入电源1，所述交流输入电源1将输入的电源变成直流电，为所述升压模块提供能量，其与所述升压电源模块2的输入端和降压电源模块的输出端连接。如图1所示，该固态调制器还包括并联在所述升压电源模块输入端的直流母线电容C0，在降压电源模块工作时，所述降压电源模块将储能电容C1的能量释放至所述升压电源模块的输入直流母线电容C0。

具体的，本实用新型示例性的双脉冲输出固态调制器实现交替双脉冲输出工作过程为：当固态调制器需要输出高能脉冲时，所述升压电源模块2为所述储能电容C1充电，充电至第一设置电压V1后停止，然后触发所述受控开关Q1导通，以使所述储能电容C1、受控开关Q1、脉冲变压器6形成电流回路，使脉冲变压器的输入端得到第一设置电压并输出该高能脉冲，脉冲宽度由触发宽度决定；当固态调制器输出高能脉冲后，通过启动所述降压电源模块3为所述储能电容C1进行放电，放电到第二设置电压V2后停止，然后触发所述受控开关Q1导通，以使所述储能电容C1、受控开关Q1、脉冲变压器6形成电流回路，使脉冲变压器的输入端得到第二设置电压并输出该低能脉冲；然后再启动升压电源模块为所述储能电容C1充电，重复上述过程，从而使脉冲变压器输出不同幅值的交替脉冲。其中第一设定电压、第二设定电压可由用户根据脉冲需要进行设定。并且相应的电压检测、阈值判断可通过在电路中增加相应的硬件逻辑电路(如比较电路)实现。从而根据对电压进行判定的判定结果，控制升压、降压电源模块为储能电容C1交替提供充、放电回路，使得储能电容C1上在触发脉冲之前的电压在设定值之间变化，进一步使脉冲变压器上得到两种不同的电压，而最终输出得到脉冲幅度交替的双能脉冲。

如图3所示，t0时刻，升压模块启动开始工作，到t1时刻，储能电容C1电压到达设定值V1，升压模块停止工作，t2时刻，触发所述受控开关Q1导通，以使所述储能电容C1、受控开关Q1、脉冲变压器形成电流回路，使脉冲变压器的输入端得到高电压V1并输出高能脉冲P1；t3时刻，受控开关Q1关闭，脉冲变压器停止输出能量；当固态调制器输出高能脉冲后，下一脉冲需要低能脉冲，t4时刻，所述降压电源模块启动，通过降压电源模块为所述储能电容C1进行放电，t5时刻放电到设置电压V2后停止；t6时刻，触发所述受控开关Q1导通，以使所述储能电容C1、受控开关Q1、脉冲变压器形成电流回路，使脉冲变压器的输入端得到低电压V2并输出低能脉冲P2；t7时刻，受控开关Q1关闭，脉冲变压器停止输出能量；t8时刻再次启动升压电源模块，重复上述过程，重复上述过程，从而使脉冲变压器输出不同幅值的交替脉冲。其中，在电源模块为储能电容C1充电、放电过程中，降压模块将储能电容C1的能量释放至升压模块的直流母线电容C0上储存起来；在升压模块工作中，又将C0上的能量补充至电容C1上，如此，电源的总输入功率仍然略大于调制器输出功率，从而提高电源转换效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双脉冲输出固态调制器，其特征在于，包括：电源模块、至少一个储能电容、受控开关、脉冲变压器；

其中，所述电源模块至少包括升压电源模块和降压电源模块；所述升压电源模块与所述储能电容并联，用于为所述储能电容充电；所述降压电源模块与所述储能电容并联，用于为所述储能电容提供放电降压回路；所述储能电容与所述受控开关串联，并通过所述受控开关与脉冲变压器的输入端连接。

2.如权利要求1所述的固态调制器，其特征在于，当固态调制器需要输出高能脉冲时，所述升压电源模块为所述储能电容充电，充电至第一设置电压后停止，然后触发所述受控开关导通，以使所述储能电容、受控开关、脉冲变压器形成电流回路，使脉冲变压器的输入端得到第一设置电压并输出该高能脉冲；当固态调制器输出高能脉冲后，通过启动所述降压电源模块为所述储能电容进行放电，放电到第二设置电压后停止，然后触发所述受控开关导通，以使所述储能电容、受控开关、脉冲变压器形成电流回路，使脉冲变压器的输入端得到第二设置电压并输出该低能脉冲；然后再启动升压电源模块为所述储能电容充电，重复上述过程，从而使脉冲变压器输出不同幅值的交替脉冲。

3.根据权利要求1所述的固态调制器，其特征在于，所述升压电源模块和降压电源模块是直流输入-直流输出电源，所述升压电源模块的输入端和降压电源模块的输出端并联，所述升压电源模块的输出端和降压电源模块的输入端并联。

4.根据权利要求1所述的固态调制器，其特征在于，还包括交流输入电源，所述交流输入电源将输入的电源变成直流电，为所述升压电源模块提供能量，并与所述升压电源模块的输入端和降压电源模块的输出端连接。

5.根据权利要求1所述的固态调制器，其特征在于，还包括并联在所述升压电源模块输入端的直流母线电容，在降压电源模块工作时，所述降压电源模块将储能电容的能量释放至所述升压电源模块的输入直流母线电容。

6.根据权利要求1所述的固态调制器，其特征在于，所述受控开关为多个IGBT开关管并联。