CN220421792U - 一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路及脉冲发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路及脉冲发生器，该脉冲生成电路包括：方波信号发生电路、高通滤波电路、功率运算电路、供电电路；所述方波信号发生电路与所述功率运算电路电连接；所述功率运算电路还分别与所述高通滤波电路、所述供电电路电连接；所述方波信号发生电路用于产生方波脉冲信号；所述供电电路用于产生直流电流信号；所述功率运算电路用于根据所述方波脉冲信号将所述直流电流信号转换为脉冲电流信号；所述高通滤波电路用于对所述脉冲电流信号进行高通滤波以消除电流过冲和振荡。本实用新型提供的一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路及脉冲发生器，可以通过高通滤波电路、功率运算电路自适应消除方波电流波形中的过冲和振荡。
Description
技术领域
本实用新型涉及脉冲发生器技术领域，尤其涉及一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路及脉冲发生器。
背景技术
脉冲功率技术是近年发展起来的一门高新科技领域，其技术使用较长时间储存能 量，然后经过快速压缩、转换，最后将巨大的功率瞬间有效地释放给负载。脉冲功率技术广泛应用于强激光、电磁脉冲、能源、环境科学、医疗和生物等领域。脉冲生成电路是 脉冲功率技术的核心组成仪器，为其提供所需大功率的脉冲电流，驱动其它器件工作。
现有技术中的脉冲生成电路，一般通过脉冲生成电路提供方波电流，输入方波的控制信号后，经过放大器和MOS管后，能够在MOS管得到方波电流。
但是，现有技术中的脉冲生成电路，长线材在工业场合难以避免，所以往往根据实际使用的线材，调整电路补偿参数来获得平滑的上升沿，如果输出线材较长，则寄生电感就会很大，上升沿难免出现过冲，就会导致参数必须人为调整，使得脉冲生成电路设备使用不便，也增加了电路复杂程度，提高了成本。
实用新型内容
有鉴于此，有必要提供一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路及脉冲发生器，用以解决现有技术中脉冲生成电路输出线材较长，容易产生过冲，导致需要人为调参的问题。
为达到上述技术目的，本实用新型采取了以下技术方案：
第一方面，本实用新型提供了一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路，包括：方波信号发生电路、高通滤波电路、功率运算电路、供电电路；方波信号发生电路与功率运算电路电连接；功率运算电路还分别与高通滤波电路、供电电路电连接；
方波信号发生电路用于产生方波脉冲信号；
供电电路用于产生直流电流信号；
功率运算电路用于根据方波脉冲信号将直流电流信号转换为脉冲电流信号；
高通滤波电路用于对脉冲电流信号进行高通滤波以消除电流过冲和振荡。
在一些可能的实现方式中，供电电路包括供电电源、负载以及寄生单元，且供电电源、负载以及寄生单元依次电连接；
供电电源用于生成初始电流信号，并经由负载流入寄生单元，并经过寄生单元的隔交通直特征将初始电流信号转换为直流电流信号。
在一些可能的实现方式中，功率运算电路包括放大单元、MOS管和电阻Rs；放大单元的正向输入端与方波信号发生电路连接，放大单元的反向输入端接电阻Rs的一端，电阻Rs的另一端接地；MOS管的栅极接放大单元的输出端，MOS管的源极接电阻Rs的一端，MOS管的漏极接电阻Rc的另一端；
放大单元根据方波脉冲信号驱动MOS管导通，根据电阻Rs的阻值将直流电流信号转换为脉冲电流信号。
在一些可能的实现方式中，高通滤波电路包括：电阻Ri、Rc，电容Cc；
电阻Ri的一端接方波信号发生电路，电阻Ri的另一端接功率运算电路；电容Cc的一端接功率运算电路，电容Cc的另一端接电阻Rc的一端，电阻Rc的另一端接寄生单元；
高通滤波电路将直流电流信号进行高通滤波，并将高通滤波后的直流电流信号转入放大单元的正向输入端。
在一些可能的实现方式中，高通滤波电路包括：电阻Ri、Rc，变容二极管Cd；
电阻Ri的一端接方波信号发生电路，电阻Ri的另一端接功率运算电路；变容二极管Cd的一端接功率运算电路，变容二极管Cd的另一端接电阻Rc的一端，电阻Rc的另一端接寄生单元；
高通滤波电路将直流电流信号进行高通滤波，并将高通滤波后的直流电流信号转入放大单元的正向输入端。
在一些可能的实现方式中，放大单元为放大运算器。
在一些可能的实现方式中，寄生单元为电感L。
在一些可能的实现方式中，供电电源为电流源。
在一些可能的实现方式中，方波信号发生电路为方波信号发生器。
第二方面，本实用新型还提供了一种脉冲发生器，包括如上述实现方式中任一项的抗过冲和振荡的脉冲生成电路。
采用上述实施例的有益效果是：本实用新型涉及一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路及脉冲发生器，该脉冲生成电路包括：方波信号发生电路、高通滤波电路、功率运算电路、供电电路；所述方波信号发生电路与所述功率运算电路电连接；所述功率运算电路还分别与所述高通滤波电路、所述供电电路电连接；所述方波信号发生电路用于产生方波脉冲信号；所述供电电路用于产生直流电流信号；所述功率运算电路用于根据所述方波脉冲信号将所述直流电流信号转换为脉冲电流信号；所述高通滤波电路用于对所述脉冲电流信号进行高通滤波以消除电流过冲和振荡。本实用新型提供的一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路及脉冲发生器，可以通过高通滤波电路、功率运算电路实现自适应消除方波电流波形中的过冲和振荡，无需人工调整设备参数，即可消除方波电流波形的过冲和振荡。
附图说明
图1为本实用新型提供的抗过冲和振荡的脉冲生成电路的一实施例的结构示意图；
图2为本实用新型提供的抗过冲和振荡的脉冲生成电路的一实施例的电路结构图；
图3为本实用新型提供的抗过冲和振荡的脉冲生成电路的另一实施例的电路结构图。
实施方式
下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。
在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本实用新型提供了一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路及脉冲发生器，以下分别进行说明。
请参阅图1，图1为本实用新型提供的抗过冲和振荡的脉冲生成电路的一实施例的结构示意图，本实用新型的一个具体实施例，公开了一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路，包括：方波信号发生电路10、高通滤波电路20、功率运算电路30、供电电路40；方波信号发生电路10与功率运算电路30电连接；功率运算电路30还分别与高通滤波电路20、供电电路40电连接；
方波信号发生电路10用于产生方波脉冲信号；
供电电路40用于产生直流电流信号；
功率运算电路30用于根据方波脉冲信号将直流电流信号转换为脉冲电流信号；
高通滤波电路20用于对脉冲电流信号进行高通滤波以消除电流过冲和振荡。
在上述实施例中，方波信号发生电路10将控制信号输入后，功率运算电路30打开，电流由供电电路40通过功率运算电路30形成压降；通过高通滤波电路20对压降进行调节，从而调整电流的过冲和振荡。
与现有技术相比，本实施例提供的一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路，该脉冲生成电路包括：方波信号发生电路10、高通滤波电路20、功率运算电路30、供电电路40；所述方波信号发生电路10与所述功率运算电路30电连接；所述功率运算电路30还分别与所述高通滤波电路20、所述供电电路40电连接；所述方波信号发生电路10用于产生方波脉冲信号；所述供电电路40用于产生直流电流信号；所述功率运算电路30用于根据所述方波脉冲信号将所述直流电流信号转换为脉冲电流信号；所述高通滤波电路20用于对所述脉冲电流信号进行高通滤波以消除电流过冲和振荡。本实用新型提供的一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路及脉冲发生器，可以通过高通滤波电路20、功率运算电路30实现自适应消除方波电流波形中的过冲和振荡，无需人工调整设备参数，即可消除方波电流波形的过冲和振荡。
在本实用新型的一些实施例中，供电电路40包括供电电源、负载以及寄生单元，且供电电源、负载以及寄生单元依次电连接；
供电电源用于生成初始电流信号，并经由负载流入寄生单元，并经过寄生单元的隔交通直特征将初始电流信号转换为直流电流信号。
在本实用新型的一些实施例中，功率运算电路30包括放大单元、MOS管和电阻Rs；放大单元的正向输入端与方波信号发生电路10连接，放大单元的反向输入端接电阻Rs的一端，电阻Rs的另一端接地；MOS管的栅极接放大单元的输出端，MOS管的源极接电阻Rs的一端，MOS管的漏极接电阻Rc的另一端；
放大单元根据方波脉冲信号驱动MOS管导通，根据电阻Rs的阻值将直流电流信号转换为脉冲电流信号。
实施例一
请参阅图2，图2为本实用新型提供的抗过冲和振荡的脉冲生成电路的一实施例的电路结构图，在传统脉冲生成电路中引入一个RC高通滤波结构，将功率开关管（以MOS管为例）的输入端电压信号引入电路作为一个反馈变量。从而使得寄生单元引起的变化能被脉冲生成电路实时感知，并作为驱动信号调整决策的参考信息。
方波控制信号Vi从输入电阻Ri处注入，驱动运放输出增大，打开MOS管；负载电流iL开始急剧上升，由于输出线路上的寄生电感L的存在，导致负载电流iL的上升沿到达方波平台的电流值时，仍然不停止，并继续上升，形成过冲或震荡；这个电流的过冲或震荡最终会停下来，并进入一段平稳的波形。电流iL的过冲和震荡，必然伴随着MOS管的漏极电压Vd的波动，且Vd的波动就是电流iL的因变量。Vd的变化表征的就是iL的变化。
当电容Cc和电阻Rc存在时，电阻Rc、电容Cc、电阻Ri形成一个高通滤波器，将Vd的变化引入运放的输入端。此时，运放驱动MOSFET功率管生成多少电流不仅仅取决于采样电阻Rs的电压值。也会将Vd的变化作为决策依据。也就是说，会把线路寄生电感引起的波动考虑进来。从而根据寄生电感的大小，自动调节驱动信号，从而消除过冲和震荡。
在本实用新型的一些实施例中，高通滤波电路20包括：电阻Ri、Rc，电容Cc；
电阻Ri的一端接方波信号发生电路10，电阻Ri的另一端接功率运算电路30；电容Cc的一端接功率运算电路30，电容Cc的另一端接电阻Rc的一端，电阻Rc的另一端接寄生单元；
高通滤波电路20将直流电流信号进行高通滤波，并将高通滤波后的直流电流信号转入放大单元的正向输入端。
实施例二
请参阅图3，图3为本实用新型提供的抗过冲和振荡的脉冲生成电路的另一实施例的电路结构图，将电容Cc更换为变容二极管Cd。
变容二极管可以看作是一个随着两端电压不同而容值自动变化的可变电容。其容值变化范围在1-5倍之间。例如，反向偏压增加，造成电容减少；反向偏压减少，造成电容增加。这种电容可变的特性，可以优化上升沿的动态特性。
在本实用新型的一些实施例中，高通滤波电路20包括：电阻Ri、Rc，变容二极管Cd；
电阻Ri的一端接方波信号发生电路10，电阻Ri的另一端接功率运算电路30；变容二极管Cd的一端接功率运算电路30，变容二极管Cd的另一端接电阻Rc的一端，电阻Rc的另一端接寄生单元；
高通滤波电路20将直流电流信号进行高通滤波，并将高通滤波后的直流电流信号转入放大单元的正向输入端。
在本实用新型的一些实施例中，放大单元为放大运算器。
在本实用新型的一些实施例中，寄生单元为电感L。
在本实用新型的一些实施例中，供电电源为电流源。
在本实用新型的一些实施例中，方波信号发生电路10为方波信号发生器。
第二方面，本实用新型还提供了一种脉冲发生器，包括如上述实现方式中任一项的抗过冲和振荡的脉冲生成电路。
综上所述，本实用新型涉及一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路及脉冲发生器，该脉冲生成电路包括：方波信号发生电路10、高通滤波电路20、功率运算电路30、供电电路40；所述方波信号发生电路10与所述功率运算电路30电连接；所述功率运算电路30还分别与所述高通滤波电路20、所述供电电路40电连接；所述方波信号发生电路10用于产生方波脉冲信号；所述供电电路40用于产生直流电流信号；所述功率运算电路30用于根据所述方波脉冲信号将所述直流电流信号转换为脉冲电流信号；所述高通滤波电路20用于对所述脉冲电流信号进行高通滤波以消除电流过冲和振荡。本实用新型提供的一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路及脉冲发生器，可以通过高通滤波电路20、功率运算电路30实现自适应消除方波电流波形中的过冲和振荡，无需人工调整设备参数，即可消除方波电流波形的过冲和振荡。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抗过冲和振荡的脉冲生成电路，其特征在于，包括：方波信号发生电路、高通滤波电路、功率运算电路、供电电路；所述方波信号发生电路与所述功率运算电路电连接；所述功率运算电路还分别与所述高通滤波电路、所述供电电路电连接；
所述方波信号发生电路用于产生方波脉冲信号；
所述供电电路用于产生直流电流信号；
所述功率运算电路用于根据所述方波脉冲信号将所述直流电流信号转换为脉冲电流信号；
所述高通滤波电路用于对所述脉冲电流信号进行高通滤波以消除电流过冲和振荡。
2.根据权利要求1所述的抗过冲和振荡的脉冲生成电路，其特征在于，所述供电电路包括供电电源、负载以及寄生单元，且供电电源、负载以及寄生单元依次电连接；
所述供电电源用于生成初始电流信号，并经由所述负载流入所述寄生单元，并经过所述寄生单元的隔交通直特征将所述初始电流信号转换为所述直流电流信号。
3.根据权利要求2所述的抗过冲和振荡的脉冲生成电路，其特征在于，所述功率运算电路包括放大单元、MOS管和电阻Rs；所述放大单元的正向输入端与方波信号发生电路连接，所述放大单元的反向输入端接所述电阻Rs的一端，所述电阻Rs的另一端接地；所述MOS管的栅极接所述放大单元的输出端，所述MOS管的源极接所述电阻Rs的一端，所述MOS管的漏极接所述电阻Rc的另一端；
所述放大单元根据所述方波脉冲信号驱动所述MOS管导通，根据所述电阻Rs的阻值将所述直流电流信号转换为脉冲电流信号。
4.根据权利要求3所述的抗过冲和振荡的脉冲生成电路，其特征在于，所述高通滤波电路包括：电阻Ri、Rc，电容Cc；
所述电阻Ri的一端接所述方波信号发生电路，所述电阻Ri的另一端接所述功率运算电路；所述电容Cc的一端接所述功率运算电路，所述电容Cc的另一端接所述电阻Rc的一端，所述电阻Rc的另一端接所述寄生单元；
所述高通滤波电路将所述直流电流信号进行高通滤波，并将高通滤波后的直流电流信号转入所述放大单元的正向输入端。
5.根据权利要求3所述的抗过冲和振荡的脉冲生成电路，其特征在于，所述高通滤波电路包括：电阻Ri、Rc，变容二极管Cd；
所述电阻Ri的一端接所述方波信号发生电路，所述电阻Ri的另一端接所述功率运算电路；所述变容二极管Cd的一端接所述功率运算电路，所述变容二极管Cd的另一端接所述电阻Rc的一端，所述电阻Rc的另一端接所述寄生单元；
所述高通滤波电路将所述直流电流信号进行高通滤波，并将高通滤波后的直流电流信号转入所述放大单元的正向输入端。
6.根据权利要求3所述的抗过冲和振荡的脉冲生成电路，其特征在于，所述放大单元为放大运算器。
7.根据权利要求2所述的抗过冲和振荡的脉冲生成电路，其特征在于，所述寄生单元为电感L。
8.根据权利要求2所述的抗过冲和振荡的脉冲生成电路，其特征在于，所述供电电源为电流源。
9.根据权利要求2所述的抗过冲和振荡的脉冲生成电路，其特征在于，所述方波信号发生电路为方波信号发生器。
10.一种脉冲发生器，其特征在于，包括如上述权利要求1-9任一项所述的抗过冲和振荡的脉冲生成电路。
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