CN221202530U - 一种基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器 - Google Patents
一种基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN221202530U CN221202530U CN202323131855.1U CN202323131855U CN221202530U CN 221202530 U CN221202530 U CN 221202530U CN 202323131855 U CN202323131855 U CN 202323131855U CN 221202530 U CN221202530 U CN 221202530U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solid
- state switch
- pulse
- circuit
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 52
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000009920 food preservation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
本实用新型提出了一种基于固态开关与磁芯的极性可调高频高压脉冲发生器，包括脉冲发生电路1、脉冲发生电路2、磁芯、绕组和H桥式电路，所述绕组包括初级绕组和次级绕组；还包括控制电路，控制电路分别与脉冲发生电路1、脉冲发生电路2、H桥式电路相连接。本实用新型将两路反相的Marx电路通过磁芯耦合输出，在提高输出脉冲电压幅值的同时提高频率，且输出电路采用H桥式结构可将输出脉冲形成调节为单极性输出与双极性输出。
Description
技术领域
本实用新型涉及高压脉冲发生器，特别是涉及一种基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器。
背景技术
目前，脉冲发生器被广泛应用于生物医疗、食品保鲜、仪器测量等应用。基于全固态开关器件(如IGBT、MOSFET等)的Marx电路是常用的脉冲发生器主电路。然而，随着对脉冲幅值的需求不断提高，采用多级Marx电路升压存在固态开关多成本高、控制复杂且相互间存在电磁干扰，降低脉冲发生器的可靠性；采用脉冲变压器结构，由于磁芯的饱和特性，产生脉冲的频率与幅值均受到限制。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于固态开关与磁芯的极性可调高频高压脉冲发生器。
为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种基于固态开关与磁芯的极性可调高频高压脉冲发生器，包括脉冲发生电路1、脉冲发生电路2、磁芯、绕组和H桥式电路，所述绕组包括初级绕组和次级绕组：
脉冲发生电路1的脉冲输出端与第一隔离二极管的正极相连，隔离二极管的负极与第一初级绕组的第一端相连，第一初级绕组缠绕在磁芯上；脉冲发生电路1的脉冲输入端与第一初级绕组的第二端相连；
脉冲发生电路2的脉冲输出端与第二隔离二极管的正极相连，隔离二极管的负极与第二初级绕组的第一端相连，第二初级绕组缠绕在磁芯上；脉冲发生电路2的脉冲输入端与第二初级绕组的第二端相连；
其中第一初级绕组与第二初级绕组的电流方向相反；
次级绕组的第一端与桥式电路的脉冲输出端相连，次级绕组的第二端与桥式电路的脉冲输入端相连，桥式电路的输出端口输出脉冲信号；
还包括控制电路，控制电路分别与脉冲发生电路1、脉冲发生电路2、H桥式电路相连接。
进一步地，所述脉冲发生电路1、脉冲发生电路2为m级Marx电路，其中每一级的Marx电路为串行关系，任意一级的Marx电路包括：
二极管na(n＝1，2…，m)的负极与电容n的第一端、固态开关n的第一端相连，电容n的第二端与二极管nb的正极相连，二极管nb的负极与固态开关n的第二端相连，固态开关的控制端与控制电路的控制端相连。
进一步地，所述桥式电路为H桥式电路，所述电路包括：
次级绕组的第一端与固态开关1的第一端、固态开关2的第一端相连，固态开关1的第二端与固态开关3的第一端相连，固态开关1的第二端和固态开关3的第一端均与第一输出端口相连；固态开关3的第二端与次级绕组的第二端、固态开关4的第二端相连，固态开关4的第一端与固态开关2的第二端相连，固态开关4的第一端、固态开关2的第二端均与第二输出端口相连；固态开关1、固态开关2、固态开关3、固态开关4的控制端均与控制电路的控制端相连。
进一步地，所述脉冲发生器有单极性输出和双极性输出两种输出模式：
当脉冲发生器采用双极性输出时，导通H桥式电路的固态开关1和固态开关4，或者导通H桥式电路的固态开关2和固态开关3；
当脉冲发生器采用单极性输出时，交替导通H桥式电路的固态开关1、固态开关4和固态开关2、固态开关3。
本实用新型脉冲发生电路1、脉冲发生电路2所产生的脉冲极性相反，可通过H桥式电路进行巧妙调节，从而控制脉冲的单双极性。
进一步地，所述固态开关至少包括三个端口。
进一步地，所述绕组为铜箔并采用绝缘胶带缠绕绝缘，从电路板的镂空区域穿过形成绕组结构，固定磁芯于电路板。
进一步地，所述控制电路控制脉冲发生电路1和脉冲发生电路2，使脉冲发生电路1输出脉冲的间隙期间输出脉冲发生电路2的脉冲信号，从而增加脉冲电路个数。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型将两路反相的Marx电路通过磁芯耦合输出，在提高输出脉冲电压幅值的同时提高频率，且输出电路采用H桥式结构可将输出脉冲形成调节为单极性输出与双极性输出。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本实用新型高频脉冲器的基本结构示意图。
图2是本实用新型多级Marx电路及其与磁芯耦合示意图。
图3是本实用新型高频脉冲器工作时脉冲发生电路1和脉冲发生电路2中的控制信号示意图。
图4是本实用新型H桥式电路示意图。
图5是本实用新型磁芯固定及绕组缠绕方式示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型公开一种基于固态开关与磁芯的极性可调高频高压脉冲发生器，结构如图1所示，包括脉冲发生电路1、脉冲发生电路2、磁芯及其绕组、H桥式电路与控制电路。其中脉冲发生电路1、脉冲发生电路2、H桥式电路通过磁芯及其绕组耦合，控制电路分别与脉冲发生电路1、脉冲发生电路2、H桥式电路相连接。
脉冲发生电路1与2均为多级Marx电路，固态开关主要为IGBT或MOSFET，可根据需求调整。与传统Marx电路不一样的是在输出端口增加了隔离二极管。为了提高脉冲发生器的输出脉冲频率，通过增加脉冲电路个数，在脉冲发生电路1输出脉冲的间隙期间输出脉冲发生电路2的脉冲信号，为了避免磁芯饱和，两个电路的绕组反向连接，实现输出脉冲信号反相。此外，为了避免脉冲发生电路1输出脉冲时通过磁芯在脉冲发生电路2中感应产生信号，采用隔离二极管的形式进行隔离。
多级Marx电路的具体结构如图2所示。充电电源的正极与充电电阻的第一端相连，充电电源的负极与电源地相连。充电电阻的第二端、初级绕组的第一端与第1级Marx电路的输入端，即第1级Marx电路中二极管a的正极相连；第1级Marx电路的输出端与第2级Marx电路的输入端相连......，第m-1级Marx电路的输出端与第m级Marx电路的输入端相连，第m级Marx电路的输出端与隔离二极管的正极、电源地，以及初级绕组的第二端相连；本实用新型中的固态开关为N沟增强型MOS场效应晶体管。
其中任意一级的Marx电路包括：二极管na(n＝1，2…，m)的负极与电容n的第一端、固态开关n的第一端相连，电容n的第二端与二极管nb的正极相连，二极管nb的负极与固态开关n的第二端相连，固态开关的控制端与控制电路的控制端相连。
其中H桥式电路如图4所示：次级绕组的第一端与固态开关1的第一端、固态开关2的第一端相连，固态开关1的第二端与固态开关3的第一端相连，固态开关1的第二端和固态开关3的第一端均与第一输出端口相连；固态开关3的第二端与次级绕组的第二端、固态开关4的第二端相连，固态开关4的第一端与固态开关2的第二端相连，固态开关4的第一端、固态开关2的第二端均与第二输出端口相连；固态开关1、固态开关2、固态开关3、固态开关4的控制端均与控制电路的控制端相连。
当脉冲发生器采用双极性输出时，H桥式电路只需要导通固态开关1和固态开关4，或者固态开关2和固态开关3；当脉冲发生器采用单极性输出时，H桥式电路需要交替导通固态开关1、4和固态开关2、3。这是因为固态开关1、4导通和固态开关2、3导通这两个的极性是相反的。
为了实现频率的提高，控制电路产生的控制信号在脉冲发生电路1和脉冲发生电路2中的电路如图3所示，两者形成互补，在单位时间内脉冲输出个数多了一倍。
为了方便磁芯两端输入/输出的变比可调，且减少漏磁，采用如图5的电路板结构，绕组为铜箔并采用绝缘胶带缠绕绝缘，从电路板的镂空区域穿过形成绕组结构，可固定磁芯于电路板。对于高频脉冲发生器的绕组选择，采用铜箔线，而不采用一般的导线的理由在于：铜具有电导率高的特点，且采用的铜箔线横截面为矩形，铜带宽可以降低电路的电感，铜带扁平能与磁芯贴合，减小漏磁。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器，其特征在于，包括脉冲发生电路1、脉冲发生电路2、磁芯、绕组和H桥式电路，所述绕组包括初级绕组和次级绕组：
脉冲发生电路1的脉冲输出端与第一隔离二极管的正极相连，隔离二极管的负极与第一初级绕组的第一端相连，第一初级绕组缠绕在磁芯上；脉冲发生电路1的脉冲输入端与第一初级绕组的第二端相连；
脉冲发生电路2的脉冲输出端与第二隔离二极管的正极相连，隔离二极管的负极与第二初级绕组的第一端相连，第二初级绕组缠绕在磁芯上；脉冲发生电路2的脉冲输入端与第二初级绕组的第二端相连；
其中第一初级绕组与第二初级绕组的电流方向相反；
次级绕组的第一端与桥式电路的脉冲输出端相连，次级绕组的第二端与桥式电路的脉冲输入端相连，桥式电路的输出端口输出脉冲信号；
还包括控制电路，控制电路分别与脉冲发生电路1、脉冲发生电路2、H桥式电路相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器，其特征在于，所述脉冲发生电路1、脉冲发生电路2为m级Marx电路，其中每一级的Marx电路为串行关系，任意一级的Marx电路包括：
二极管na(n＝1，2…，m)的负极与电容n的第一端、固态开关n的第一端相连，电容n的第二端与二极管nb的正极相连，二极管nb的负极与固态开关n的第二端相连，固态开关的控制端与控制电路的控制端相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器，其特征在于，所述桥式电路为H桥式电路，所述电路包括：
次级绕组的第一端与固态开关1的第一端、固态开关2的第一端相连，固态开关1的第二端与固态开关3的第一端相连，固态开关1的第二端和固态开关3的第一端均与第一输出端口相连；固态开关3的第二端与次级绕组的第二端、固态开关4的第二端相连，固态开关4的第一端与固态开关2的第二端相连，固态开关4的第一端、固态开关2的第二端均与第二输出端口相连；固态开关1、固态开关2、固态开关3、固态开关4的控制端均与控制电路的控制端相连。
4.根据权利要求3所述的一种基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器，其特征在于，所述脉冲发生器有单极性输出和双极性输出两种输出模式：
当脉冲发生器采用双极性输出时，导通H桥式电路的固态开关1和固态开关4，或者导通H桥式电路的固态开关2和固态开关3；
当脉冲发生器采用单极性输出时，交替导通H桥式电路的固态开关1、固态开关4和固态开关2、固态开关3。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的一种基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器，其特征在于，所述固态开关至少包括三个端口。
6.根据权利要求1所述的一种基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器，其特征在于，所述绕组为铜箔并采用绝缘胶带缠绕绝缘，从电路板的镂空区域穿过形成绕组结构，固定磁芯于电路板。
7.根据权利要求1所述的一种基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器，其特征在于，所述控制电路控制脉冲发生电路1和脉冲发生电路2，使脉冲发生电路1输出脉冲的间隙期间输出脉冲发生电路2的脉冲信号，从而增加脉冲电路个数。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202323131855.1U CN221202530U (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 一种基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202323131855.1U CN221202530U (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 一种基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN221202530U true CN221202530U (zh) | 2024-06-21 |
Family
ID=91520327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202323131855.1U Active CN221202530U (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 一种基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN221202530U (zh) |
-
2023
- 2023-11-20 CN CN202323131855.1U patent/CN221202530U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101597885B1 (ko) | 절연된 구동 회로와 통합된 매그네틱스 | |
| KR100334694B1 (ko) | 버크전력변환기의특성을가진전파버크부스트전력변환기 | |
| CN111654193A (zh) | 一种驱动控制方法及其电路 | |
| CN105932859A (zh) | 一种质谱仪用射频电源 | |
| EP2725693B1 (en) | Device and method for driving a power switch | |
| US20180337594A1 (en) | Isolated switched capacitor converter | |
| CN108365743A (zh) | 一种磁隔离型带负电压偏置的多路同步触发电路 | |
| CN221202530U (zh) | 一种基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器 | |
| CN110212770A (zh) | 软开关反激变换器 | |
| CN111262468B (zh) | 高频电外科逆变器及其双模式平滑切换与软开关控制方法 | |
| CN101741362B (zh) | 一种绝缘栅器件控制方法及其电路 | |
| CN218276654U (zh) | 一种双隔离驱动功放电路 | |
| CN110289832A (zh) | 一种固态调制器 | |
| US7095184B2 (en) | Electronic ballast for a lamp to be operated using iterative voltage pulses | |
| CN117595836A (zh) | 基于固态开关与磁芯的极性可调脉冲发生器及工作方法 | |
| CN209805663U (zh) | 功率开关器件驱动电路及电力电子设备 | |
| CN208849692U (zh) | 一种紧凑的高压开关组件 | |
| CN204046559U (zh) | 大功率igbt驱动器 | |
| CN107809177B (zh) | 一种隔离型输出电压可调驱动电路 | |
| CN210494221U (zh) | 高频高压电路分时复用控制装置及多电极射频消融系统 | |
| US11362594B1 (en) | Radiation tolerant gate drive scheme for active-clamp reset forward topology with active-driven synchronous rectification | |
| CN209462278U (zh) | 一种基于自激振荡的分布式开关电源 | |
| CN216564907U (zh) | 一种提高开关电源功率密度的电路 | |
| Mashhadi et al. | A new wireless power and data transmission circuit for cochlear implants | |
| CN213661595U (zh) | 一种应用于ups的高频igbt驱动隔离电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |