CN2315719Y - 迭加式高压脉冲电源装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种高压脉冲电源装置。它由若干个脉冲分量形成电路串联构成,每个脉冲分量形成电路由直流电源、电子开关器件、旁路二极管相串联的闭合电路及电子开关驱动源组成,脉冲分量开关时间的差异不会增加开关器件承受的电压。它结构简单,运行安全可靠,特别适宜产生具有高速前后沿、脉幅、脉宽和频率可调的大功率矩形波高压脉冲。实验表明输出脉冲容易达到脉幅5KV、电流8A、前沿< 0.3μs、后沿< 1μs,且脉冲顶部平坦。

Description

迭加式高压脉冲电源装置
本实用新型涉及一种高压脉冲电源装置，特别是一种能产生高速前后沿、脉幅、脉宽和频率可调的大功率矩形波高压脉冲电源装置。
目前，用全控型电子器件作为开关元件来产生脉冲，已经普遍应用。为了产生幅值超过电子开关器件耐压的高压脉冲，一般采用将电子开关直接串联使用。由于电子开关器件的开关参数以及它们的驱动源参数的离散性，导致直接串联使用的各个开关器件开通和关断时间上的差异，延时开通或提前关断的开关器件极易承受过压损坏。
鉴于上述，本实用新型的目的是提供一种结构简单，具有高可靠性，运行安全稳定，调节方便的迭加式高压脉冲电源装置。
本实用新型提供的迭加式高压脉冲电源装置是由若干个脉冲分量形成电路串联构成，每个脉冲分量形成电路由直流电源、电子开关器件、旁路二极管相串联的闭合电路及电子开关驱动源组成，该若干个脉冲分量形成电路彼此通过旁路二极管正极、负极相连方式构成串联，根据闭合电路不同的极性连接可以获得正向高压脉冲电源或反向高压脉冲电源。正向高压脉冲电源其闭合电路为电子开关器件的输入端与直流电源正极相连，电子开关器件的输出端与旁路二极管负极相连，旁路二极管正极与直流电源负极相连而成的电路，反向高压脉冲电源其闭合电路为电子开关器件的输出端与直流电源负极相连，电子开关器件的输入端与旁路二极管正极相连，旁路二极管负极与直流电源正极相连而成的电路。
以下结合附图对本实用新型作详细描述。
图1是迭加式高压脉冲电源装置的电路图；
图2是迭加式高压脉冲电源装置的另一种电路图。
图1所示的迭加式高压脉冲电源装置，供给负载RL的高压脉冲电源是正向高压脉冲电源，它是由若干个脉冲分量形成电路串联构成，每个脉冲分量形成电路由直流电源E、电子开关器件K、旁路二极管D相串联的闭合电路及电子开关驱动源Dr组成，其闭合电路为电子开关器件的输入端与直流电源正极相连，电子开关器件的输出端与旁路二极管负极相连，旁路二极管正极与直流电源负极相连而成的电路，该若干个脉冲分量形成电路彼此通过旁路二极管正极与负极相连方式构成串联。
图2所示的迭加式高压脉冲电源装置，供给负载RL的高压脉冲电源是反向高压脉冲电源，它是由若干个脉冲分量形成电路串联构成，每个脉冲分量形成电路是由直流电源E、电子开关器件K、旁路二极管D相串联的闭合电路及电子开关驱动源Dr组成，其闭合电路为电子开关器件的输出端与直流电源负极相连，电子开关器件的输入端与旁路二极管正极相连，旁路二极管负极与直流电源正极相连而成的电路，该若干个脉冲分量形成电路彼此通过旁路二极管正极与负极相连方式构成串联。
上述迭加式高压脉冲电源装置不论是产生正向脉冲还是反向脉冲，各个脉冲分量形成电路中的直流电源E可以由变压器隔离变压后又经整流滤波得到，电子开关器件K可以是VMOS或IGBT或GTR或GTO等全控型电子器件构成，各电子开关驱动源Dr可以采用光耦隔离或是磁耦合隔离的有源或无源常用驱动电路。
本装置工作时，各个脉冲分量形成电路在各自驱动源作用下，开通并随后关闭开关器件，在旁路二极管两端形成各自的脉冲分量，这些脉冲分量经迭加成为高压脉冲供给负载。
当所有开关器件的开关特性参数一致，且所有驱动源同时驱动各自的开关器件开通或关闭时，就能向负载提供幅值为所有脉冲分量形成电路所产生的脉冲幅值之和，其前后沿时间接近单个脉冲分量形成电路所产生的脉冲分量前后沿时间的矩形高压脉冲，这时，迭加式高压脉冲电源装置输出的脉冲不仅幅值可以远大于单个电子开关器件的耐压，且其前后沿的dv/dt值也可超过单个电子开关器件的耐量。
当因故有一个或几个脉冲分量形成电路不工作时，这时仅仅只是在提供给负载的高压脉冲中缺少它们的分量，高压脉冲电流将通过不工作部分的旁路二极管输向负载，此时，导通二极管两端的电压仅为它们的导通管压降，所以不工作部分的电子开关器件承受的电压仍然只是各自回路中的直流电源电压。由此可见，即使各个电子开关器件开关时间存在较大的差异，也不会增加施加在器件上的电压值而损坏器件。
本实用新型由于采用脉冲分量迭加方式，故通过改变直流电源电压值或改变脉冲分量形成电路工作的数量，就可改变输出高压脉冲的幅值，通过控制开关器件的开通和关断时间，就可改变高压脉冲波前后沿及脉宽与频率。本实用新型结构简单，调节方便，运行安全、可靠。
实验表明，该迭加式高压脉冲电源装置的输出脉冲容易达到脉幅0～5KV可调，脉宽3～100μs可调，频率1～10KHz可调，最大脉冲电流8A，最大输出脉冲功率40KW，脉冲前沿＜0.3μs、后沿＜1μs，而且脉冲顶部平坦。

Claims (6)

1．迭加式高压脉冲电源装置，其特征在于它是由若干个脉冲分量形成电路串联构成，每个脉冲分量形成电路由直流电源[E]、电子开关器件[K]、旁路二极管[D]相串联的闭合电路及电子开关驱动源[Dr]组成，其闭合电路为电子开关器件的输入端与直流电源正极相连，电子开关器件的输出端与旁路二极管负极相连，旁路二极管正极与直流电源负极相连而成的电路，该若干个脉冲分量形成电路彼此通过旁路二极管正极与负极相连方式构成串联。
2．按权利要求1所述的迭加式高压脉冲电源装置，其特征在于所说的电子开关器件[K]是全控型电子器件。
3．按权利要求1所述的迭加式高压脉冲电源装置，其特征在于所说的电子开关驱动源[Dr]是光耦隔离或磁耦合隔离的有源或无源驱动电路。
4．迭加式高压脉冲电源装置，其特征在于它是由若干个脉冲分量形成电路串联构成，每个脉冲分量形成电路是由直流电源[E]、电子开关器件[K]、旁路二极管[D]相串联的闭合电路及电子开关驱动源[Dr]组成，其闭合电路为电子开关器件的输出端与直流电源负极相连，电子开关器件的输入端与旁路二极管正极相连，旁路二极管负极与直流电源正极相连而成的电路，该若干个脉冲分量形成电路彼此通过旁路二极管正极与负极相连方式构成串联。
5．按权利要求4所述的迭加式高压脉冲电源装置，其特征在于所说的电子开关器件[K]是全控型电子器件。
6．按权利要求4所述的迭加式高压脉冲电源装置，其特征在于所说的电子开关驱动源[Dr]是光耦隔离或磁耦合隔离的有源或无源驱动电路。
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