RU82390U1 - HIGH-VOLTAGE PULSE MODULATOR WITH NANOSECOND FRONT FOR CONTROL OF ELECTRO-OPTICAL SHUTTERS IN THE VIEW OF POCKSEL CELL - Google Patents

HIGH-VOLTAGE PULSE MODULATOR WITH NANOSECOND FRONT FOR CONTROL OF ELECTRO-OPTICAL SHUTTERS IN THE VIEW OF POCKSEL CELL Download PDF

Info

Publication number
RU82390U1
RU82390U1 RU2008135736/22U RU2008135736U RU82390U1 RU 82390 U1 RU82390 U1 RU 82390U1 RU 2008135736/22 U RU2008135736/22 U RU 2008135736/22U RU 2008135736 U RU2008135736 U RU 2008135736U RU 82390 U1 RU82390 U1 RU 82390U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
capacitor
voltage
source
plus
shunted
Prior art date
Application number
RU2008135736/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Вячеславович Тогатов
Сергей Валерьевич Гагарский
Петр Анастасьевич Гнатюк
Дмитрий Сергеевич Терновский
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Лазер Бриз"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Лазер Бриз" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Лазер Бриз"
Priority to RU2008135736/22U priority Critical patent/RU82390U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU82390U1 publication Critical patent/RU82390U1/en

Links

Abstract

1. Высоковольтный импульсный модулятор с наносекундным фронтом для управления электрооптическими затворами в виде ячейки Поккельса, содержащий высоковольтный источник питания, шунтированный конденсатором, подключенный к двум последовательно соединенным полупроводниковым ключам с гальванически развязанными схемами управления, генератор синхроимпульсов, подаваемых в схемы управления, разрядный резистор, подключенный параллельно полупроводниковому ключу, соединенному с минусом источника, и электрооптический затвор, первый вывод которого соединен с общей точкой полупроводниковых ключей, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей модулятора, в него введен второй управляемый высоковольтный источник, шунтированный конденсатором, причем положительный зажим второго источника подключен ко второму выводу затвора, а отрицательные зажимы обоих источников соединены с общей шиной. ! 2. Высоковольтный импульсный модулятор по п.1, отличающийся тем, что, с целью снижения напряжения первого источника, оба полупроводниковых ключа заменены генератором Маркса, в каждом каскаде которого конденсатор подключен к двум последовательно соединенным ключам со схемой управления, причем ключ, соединенный с минусом конденсатора, шунтирован резистором, а к ключу, соединенному с плюсом конденсатора, анодом подключен диод, катод которого соединен с плюсом конденсатора в следующем каскаде, при этом общая точка ключей в предшествующем каскаде соединена с минусом конденсатора в следующем каскаде, а общая точка ключей в последнем каскаде соединена с первым выводом затвора, второй вывод которого подклю�1. A high-voltage pulse modulator with a nanosecond front for controlling electro-optical gates in the form of a Pockels cell, containing a high-voltage power supply, shunted by a capacitor, connected to two series-connected semiconductor switches with galvanically isolated control circuits, a clock generator supplied to the control circuit, a discharge resistor connected parallel to the semiconductor switch connected to the minus of the source, and the electro-optical shutter, the first output to which is connected to a common point of semiconductor switches, characterized in that, in order to expand the functionality of the modulator, a second controllable high-voltage source shunted by a capacitor is inserted into it, the positive terminal of the second source being connected to the second terminal of the gate, and the negative terminals of both sources being connected to a common by bus. ! 2. The high-voltage pulse modulator according to claim 1, characterized in that, in order to reduce the voltage of the first source, both semiconductor switches are replaced by a Marx generator, in each stage of which the capacitor is connected to two series-connected switches with a control circuit, and the switch connected to minus capacitor, is shunted by the resistor, and a diode is connected to the key connected to the plus of the capacitor, the cathode of which is connected to the plus of the capacitor in the next stage, with the common point of the keys in the previous the cade is connected to the minus of the capacitor in the next stage, and the common point of the keys in the last stage is connected to the first output of the shutter, the second output of which is connected�

Description

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники и предназначено для управления электрооптическими затворами в виде ячейки Поккельса. Оно может быть использовано в составе твердотельного лазера, работающего в режиме модуляции добротности.The invention relates to the field of high-voltage pulse technology and is intended to control electro-optical shutters in the form of a Pockels cell. It can be used as a part of a solid-state laser operating in the Q-switching mode.

Описание аналоговDescription of analogues

Известен полупроводниковый генератор наносекундных импульсов на базе дрейфового диода с резким восстановлением (ДДРВ) (Письма в ЖТФ, 1983, т.9, вып.7, с.435). Он содержит ДДРВ 1, формирователь обратного тока 2, включенный параллельно ДДРВ и соединенный положительным выводом с катодом ДДРВ, цепь нагрузки 3, включенную параллельно ДДРВ, и формирователь прямого тока 4, соединенный отрицательным выводом с катодом ДДРВ, а положительным с анодом ДДРВ через LC-фильтр 5 (фиг.1).Known semiconductor generator of nanosecond pulses based on a drift diode with a sharp recovery (DDRV) (Letters in ZhTF, 1983, vol. 9, issue 7, p. 435). It contains DDRV 1, a reverse current driver 2, connected in parallel to the DDRV and connected by a positive terminal to the DDRV cathode, a load circuit 3, connected in parallel to the DDRV, and a direct current driver 4, connected to the negative terminal to the cathode of the DDRV, and positive to the anode of the LDRV through LC- filter 5 (figure 1).

При включении формирователя прямого тока через ДДРВ происходит короткий импульс прямого тока, приводящий к накоплению избыточного заряда неосновных носителей в базе ДДРВ, который локализован в области, непосредственно прилегающей к границе p-n-перехода. После включения формирователя обратного тока происходит экстракция неосновных носителей из базы в эмиттер ДДРВ. В результате осуществляется полное исчезновение накопленного заряда неосновных носителей в базе, которое сопровождается резким возрастанием обратного напряжения на ДДРВ и такой же быстрой коммутацией тока в нагрузку.When the direct current driver is turned on through the DDRV, a short forward current pulse occurs, which leads to the accumulation of an excess charge of minority carriers in the DDRV base, which is localized in the region immediately adjacent to the boundary of the pn junction. After turning on the reverse current driver, the extraction of minority carriers from the base into the emitter of the DDDR occurs. As a result, the accumulated charge of minority carriers in the base disappears completely, which is accompanied by a sharp increase in the reverse voltage at the DDRV and the same fast switching of the current to the load.

Недостатки рассмотренного генератора: отсутствие серийно выпускаемых диодов с резким восстановлением; короткая длительность импульса тока в нагрузке (порядка нескольких наносекунд); неэффективное использование формирователя прямого тока и невозможность реализации режима «switch-off», при котором в паузе между импульсами на нагрузке (затворе) высокий уровень напряжения, а при формировании импульса - низкий.The disadvantages of the considered generator: the lack of commercially available diodes with a sharp recovery; short duration of the current pulse in the load (of the order of several nanoseconds); inefficient use of the direct current driver and the inability to implement the “switch-off” mode, in which there is a high voltage level in the pause between pulses at the load (gate), and low voltage during pulse formation.

Известен генератор наносекундных импульсов (патент РФ №2009611 от 15.03.1994), содержащий дрейфовый диод с резким восстановлением 6; цепь обратного тока 7, включенную параллельно ДДРВ и состоящую из последовательно соединенных Known generator of nanosecond pulses (RF patent No.2009611 from 03/15/1994), containing a drift diode with a sharp recovery of 6; a reverse current circuit 7 connected in parallel to the DDRV and consisting of series-connected

конденсатора 8, катушки индуктивности 9 и коммутатора 10, причем коммутатор соединен с катодом ДДРВ, а конденсатор шунтирован диодом 11, соединенным анодом с анодом ДЦРВ; цепь прямого тока 12, включенную параллельно коммутатору 10, и состоящую из последовательно соединенных конденсатора 13, катушки индуктивности 14 и собственного коммутатора 15; цепь нагрузки 3, включенную параллельно ДДРВ; и цепь заряда 16, включенную параллельно конденсатору в цепи прямого тока (фиг.2).a capacitor 8, an inductor 9 and a switch 10, wherein the switch is connected to the cathode of the DRRV, and the capacitor is shunted by the diode 11 connected by the anode to the anode of the LDS; a direct current circuit 12 connected in parallel to the switch 10, and consisting of a series-connected capacitor 13, an inductor 14 and its own switch 15; load circuit 3 connected in parallel to the DDRV; and a charge circuit 16 connected in parallel with a capacitor in a direct current circuit (FIG. 2).

При включении коммутатора в цепи прямого тока конденсатор этой цепи разряжается через индуктивности цепей прямого и обратного токов, конденсатор цепи обратного тока и ДДРВ, формируя короткий импульс прямого тока через ДДРВ. При этом в базе ДДРВ в области, прилегающей к границе p-n-перехода, образуется тонкий слой избыточного заряда неосновных носителей. После заряда конденсатора в цепи обратного тока до амплитудного значения напряжения происходит включение коммутатора в цепи обратного тока, приводящее к прохождению через ДДРВ короткого импульса обратного тока с большой амплитудой. За счет экстракции неосновных носителей из базы в эмиттер ДДРВ осуществляется истощение слоя избыточного заряда, приводящее к резкому возрастанию напряжения на ДЦРВ и такой же быстрой коммутации тока в нагрузку. В дальнейшем вся энергия, накопленная в катушке индуктивности и конденсаторе цепи обратного тока, передается в нагрузку через шунтирующий диод, препятствующий перезаряду конденсатора в цепи обратного тока. За счет этого повышается эффективность работы генератора и его КПД.When the switch is turned on in the direct current circuit, the capacitor of this circuit is discharged through the inductances of the forward and reverse current circuits, the capacitor of the reverse current circuit and the DRRV, forming a short forward current pulse through the DRRV. In this case, a thin layer of an excess charge of minority carriers is formed in the DDRV base in the region adjacent to the boundary of the pn junction. After the capacitor is charged in the reverse current circuit to the amplitude value of the voltage, the switch is turned on in the reverse current circuit, which leads to the passage through the DDRV of a short reverse current pulse with a large amplitude. Due to the extraction of minority carriers from the base into the emitter of the DDRV, the excess charge layer is depleted, which leads to a sharp increase in the voltage on the DTCS and the same fast switching of the current to the load. Subsequently, all the energy stored in the inductor and the capacitor of the reverse current circuit is transferred to the load through a shunt diode, which prevents the capacitor from overcharging in the reverse current circuit. Due to this, the efficiency of the generator and its efficiency are increased.

Недостатки рассмотренного генератора: отсутствие серийно выпускаемых диодов с резким восстановлением; короткая длительность импульса тока в нагрузке; невозможность реализации режима «switch-off».The disadvantages of the considered generator: the lack of commercially available diodes with a sharp recovery; short duration of the current pulse in the load; the inability to implement the switch-off mode.

Описание прототипаPrototype description

Известна схема быстрого высоковольтного модулятора (патент USA №5,594,378 от 14 января 1997 г.), содержащая высоковольтный источник питания 17, соединенный минусом с общей шиной; первый полупроводниковый ключ, состоящий из последовательно включенных МОП-транзисторов 18 - 22, причем сток верхнего транзистора соединен с плюсом источника питания, а исток нижнего транзистора - через резистор 23 с первым выводом нагрузки (затвора) 55; второй полупроводниковый ключ, состоящий из последовательно включенных МОП-транзисторов 24 - 28, причем сток верхнего транзистора соединен через резистор 29 с первым выводом нагрузки 55, а исток нижнего транзистора - с общей шиной; ограничители напряжения, подключенные параллельно A known fast high-voltage modulator circuit (US patent No. 5,594,378 dated January 14, 1997) comprising a high-voltage power supply 17 connected by a minus to a common bus; the first semiconductor switch, consisting of series-connected MOS transistors 18-22, the drain of the upper transistor connected to the plus of the power source, and the source of the lower transistor through a resistor 23 with the first output of the load (gate) 55; a second semiconductor switch, consisting of series-connected MOS transistors 24 - 28, the drain of the upper transistor connected via a resistor 29 to the first output of the load 55, and the source of the lower transistor with a common bus; voltage limiters connected in parallel

каждому транзистору в первом и втором ключах 30 - 49; шунтирующие транзисторы, включенные параллельно цепям затвор-исток каждого транзистора в первом ключе 50 - 54; цепь подключения нагрузки 55, соединенную вторым выводом с общей шиной;each transistor in the first and second keys 30 - 49; shunt transistors connected in parallel to the gate-source circuits of each transistor in the first key 50 - 54; a load connection circuit 55 connected by a second terminal to a common bus;

разрядный резистор 56, включенный параллельно нагрузке и гальванически развязанные цепи управления каждым транзистором 57 - 66, осуществляющие синхронизированное переключение обоих ключей импульсом со схемы управления 67-69 (фиг.3).a discharge resistor 56 connected in parallel with the load and galvanically isolated control circuits of each transistor 57 - 66, performing synchronized switching of both keys by a pulse from the control circuit 67-69 (figure 3).

Схема работает следующим образом.The scheme works as follows.

При подаче со схемы управления 67 (drive circuit) импульса на включение 68 (on pulse) происходит одновременное включение всех последовательно соединенных МОП-транзисторов первого ключа 18-22. При этом в нагрузке формируется положительный импульс напряжения с амплитудой, практически равной напряжению высоковольтного источника 17. Одновременно со снятием импульса на включение 68 (on pulse) со схемы управления в цепи затворов всех шунтирующих транзисторов первого ключа 50-54 и всех последовательно соединенных транзисторов второго ключа 24-28 подается импульс на выключение 69 (off pulse). Происходит быстрое выключение транзисторов первого ключа 18-22 и такое же быстрое включение транзисторов второго ключа 24-28. Так как второй ключ фактически шунтирует нагрузку, то напряжение на нагрузке быстро обнуляется. После этого импульс на выключение 69 (off pulse) снимается. Нулевое значение напряжения на нагрузке сохраняется вплоть до подачи следующего импульса на включение 68 (on pulse) за счет резистора 56, подключенного параллельно нагрузке. Таким образом, применительно к электрооптическим затворам в данной схеме реализуется режим «switch-on». Ограничители напряжения, включенные параллельно всем последовательно соединенным транзисторам первого и второго ключей 30 - 49, предохраняют транзисторы от перенапряжений, возникающих при включении и выключении ключей. Резисторы 23, 29, включенные последовательно с обоими ключами, защищают их от сквозных токов в момент выключения первого и включения второго ключей.When a pulse is applied from the control circuit 67 (drive circuit) to turn on 68 (on pulse), all the series-connected MOS transistors of the first key 18-22 are turned on simultaneously. In this case, a positive voltage pulse is formed in the load with an amplitude almost equal to the voltage of the high-voltage source 17. Simultaneously with the removal of the pulse 68 (on pulse) from the control circuit in the gate circuit of all shunt transistors of the first switch 50-54 and all the transistors of the second switch connected in series 24-28, a pulse is sent to turn off 69 (off pulse). The transistors of the first key 18-22 are turned off quickly and the transistors of the second key 24-28 are turned on as quickly. Since the second switch actually shunts the load, the voltage on the load quickly resets. After that, the pulse to turn off 69 (off pulse) is removed. A zero value of the voltage at the load is maintained until the next pulse is applied to turn on 68 (on pulse) due to the resistor 56 connected in parallel with the load. Thus, in relation to electro-optical shutters, this circuit implements the “switch-on” mode. Voltage limiters connected in parallel to all series-connected transistors of the first and second switches 30 to 49 protect the transistors from overvoltages that occur when the keys are turned on and off. Resistors 23, 29, connected in series with both keys, protect them from through currents at the time of turning off the first and turning on the second key.

Недостатки данной схемы: короткая длительность прямого тока и невозможность реализации режима «switch-off». Данное изобретение является ближайшим аналогом предлагаемому изобретению, т.е. является прототипом.The disadvantages of this scheme are the short duration of the direct current and the inability to implement the switch-off mode. This invention is the closest analogue of the invention, i.e. is a prototype.

Как следует из проведенного анализа, ни в одной из рассмотренных схем, так же, как и в других, известных нам схемах, не могут быть реализованы оба режима управления электрооптическими затворами: «switch-on» и «switch-off». В первом из них в паузе между импульсами, когда затвор закрыт, на нем поддерживается низкий уровень As follows from the analysis, in none of the considered circuits, as well as in other circuits known to us, both control modes of electro-optical shutters cannot be implemented: “switch-on” and “switch-off”. In the first of them, in the interval between pulses, when the shutter is closed, it is kept low

напряжения (близкий к нулю). Для открывания затвора на нем формируется высоковольтный импульс напряжения (несколько киловольт) с наносекундным фронтом. В режиме «switch-off», напротив, в паузе между импульсами при закрытом затворе на нем поддерживается высокий уровень напряжения (несколько киловольт), а для открывания затвора напряжение на нем за несколько наносекунд сбрасывается практически до нуля. Создание универсального модулятора, способного работать в обоих режимах без изменения схемы, является актуальной задачей. При этом появляется возможность комплектовать одним модулятором оба типа существующих затворов.voltage (close to zero). To open the shutter, a high-voltage voltage pulse (several kilovolts) with a nanosecond front is formed on it. In the “switch-off” mode, on the contrary, in the pause between pulses with the shutter closed, it maintains a high voltage level (several kilovolts), and to open the shutter the voltage on it is reset to almost zero in a few nanoseconds. Creating a universal modulator capable of working in both modes without changing the circuit is an urgent task. In this case, it becomes possible to equip both types of existing shutters with one modulator.

Другой актуальной задачей, которая не может быть решена в рамках существующей схемотехники, является возможность компенсации электрическим методом нарушения юстировки затвора в лазере, работающем в режиме модуляции добротности. Нарушение юстировки затвора может иметь место, либо в результате нагрева ячейки Поккельса, либо за счет механических смещений компонентов оптической схемы. Для компенсации нарушения юстировки затвора на него необходимо подать постоянное напряжение смещения, величина которого лежит в пределах одного киловольта.Another urgent task, which cannot be solved within the framework of the existing circuitry, is the possibility of compensation by the electric method of a violation of gate alignment in a laser operating in the Q-switching mode. A violation of the gate alignment can occur either as a result of heating the Pockels cell, or due to mechanical displacements of the components of the optical scheme. To compensate for the violation of the adjustment of the shutter, it is necessary to apply a constant bias voltage to it, the value of which lies within one kilovolt.

Третьей задачей, решаемой в предлагаемом модуляторе, является возможность реализации режима, при котором перепад напряжения на затворе в момент открывания оказывается выше амплитуды постоянного запирающего напряжения. Такой режим обеспечивает работу электрооптического затвора с максимальным контрастом.The third task to be solved in the proposed modulator is the possibility of implementing a mode in which the voltage drop across the gate at the time of opening is higher than the amplitude of the constant blocking voltage. This mode ensures the operation of the electro-optical shutter with maximum contrast.

Наконец, за счет включения второго источника, при работе затвора в режиме «switch-on», затвор может быть постоянно открыт, что используется для юстировки лазера в режиме свободной генерации.Finally, due to the inclusion of the second source, when the shutter is in the “switch-on” mode, the shutter can be constantly opened, which is used to align the laser in the free-running mode.

Целью предлагаемого изобретения является создание универсального высоковольтного модулятора, в котором реализуются два режима управления «switch-on» и «switch-off», предусмотрена возможность компенсации разъюстировки лазера за счет подачи на затвор дополнительного напряжения смещения; реализован режим, при котором перепад напряжения на затворе в момент открывания оказывается выше амплитуды постоянного запирающего напряжения за счет подачи на затвор дополнительного напряжения смещения; реализован режим, при котором затвор, работающий в режиме «switch-on», находится постоянно открытым за счет подачи на него постоянного напряжения смещения.The aim of the invention is the creation of a universal high-voltage modulator, which implements two control modes "switch-on" and "switch-off", it is possible to compensate for misalignment of the laser by supplying an additional bias voltage to the gate; a mode is implemented in which the voltage drop across the gate at the moment of opening is higher than the amplitude of the constant locking voltage due to the supply of an additional bias voltage to the gate; a mode is implemented in which the shutter operating in the "switch-on" mode is constantly open due to the supply of a constant bias voltage to it.

Иными словами - расширение функциональных возможностей существующих модуляторов. Эта цель достигается за счет подключения к схеме модулятора второго высоковольтного управляемого источника. Блок-схема предлагаемого модулятора представлена на фиг.4.In other words, expanding the functionality of existing modulators. This goal is achieved by connecting a second high-voltage controlled source to the modulator circuit. The block diagram of the proposed modulator is presented in figure 4.

Модулятор содержит высоковольтный источник питания 70, шунтированный конденсатором 71, подключенный положительным зажимом к последовательно соединенным полупроводниковым ключам 72 и 73 с гальванически развязанными схемами управления 74 и 75, генератор синхроимпульсов 76 на включение (on pulse) и выключение (off pulse), подаваемых соответственно в схемы управления 74 и 75, разрядный резистор 77, подключенный параллельно полупроводниковому ключу 73, электрооптический затвор 78, один вывод которого 81 соединен с общей точкой полупроводниковых ключей 72 и 73, а другой 82 - с плюсом управляемого источника 79, шунтированного конденсатором 80. При этом оба источника своими отрицательными зажимами подключены к общей шине.The modulator contains a high-voltage power supply 70, shunted by a capacitor 71, connected by a positive clamp to the semiconductor switches 72 and 73 connected in series with galvanically isolated control circuits 74 and 75, a clock generator 76 for on and off, respectively applied to control circuits 74 and 75, a discharge resistor 77 connected in parallel with the semiconductor switch 73, an electro-optical shutter 78, one output of which 81 is connected to a common point of the semiconductor switches 72 and 73, and d the other 82 - with the plus of a controlled source 79, shunted by the capacitor 80. In this case, both sources are connected to the common bus with their negative terminals.

Рассмотрим работу схемы в режиме «switch-on». В исходном состоянии оба ключа 72 и 73 разомкнуты, напряжение источника 79 выставляется равным нулю. Так как вывод 81 затвора 78 через резистор 77 соединен с общей шиной, то напряжение на затворе в исходном состоянии и в паузе между импульсами равно нулю. При подаче с генератора 76 импульса на включение (on pulse) в схеме управления 74 формируется управляющий импульс напряжения, приводящий к включению полупроводникового ключа 72. На затворе 78 формируется импульс напряжения, амплитуда которого практически равна напряжению высоковольтного источника 70. Через временной интервал, равный установленной длительности импульса, снимается импульс на включение (on pulse) и одновременно подается синхроимпульс на выключение (off pulse). Схема управления 74 выключает полупроводниковый ключ 72, а схема управления 75 включает полупроводниковый ключ 73. Происходит быстрый разряд через ключ 73 емкости затвора до нулевого напряжения и схема возвращается в исходное состояние. В дальнейшем по мере поступления синхроимпульсов, описанный процесс повторяется.Consider the operation of the circuit in the "switch-on" mode. In the initial state, both switches 72 and 73 are open, the voltage of the source 79 is set to zero. Since the output 81 of the gate 78 through the resistor 77 is connected to a common bus, the voltage at the gate in the initial state and in the pause between pulses is zero. When the on-pulse pulse is supplied from the generator 76, a control voltage pulse is generated in the control circuit 74, which turns on the semiconductor switch 72. A voltage pulse is generated on the gate 78, the amplitude of which is almost equal to the voltage of the high-voltage source 70. After a time interval equal to the set pulse duration, the on-pulse is removed and the sync-pulse is turned off at the same time. The control circuit 74 turns off the semiconductor switch 72, and the control circuit 75 turns on the semiconductor switch 73. A quick discharge occurs through the gate capacitance switch 73 to zero voltage and the circuit returns to its original state. Subsequently, as clock pulses arrive, the described process repeats.

Рассмотрим работу модулятора в режиме «switch-off». В исходном состоянии оба ключа 72 и 73 разомкнуты, напряжение источника 79 устанавливается равным напряжению источника 70. Так как, благодаря резистору 77, на выводе 81 затвора поддерживается нулевой потенциал общей шины, то напряжение на затворе в исходном состоянии схемы равно напряжению источника 79. При подаче с генератора 76 импульса на включение (on pulse) со схемы управления 74 осуществляется включение полупроводникового ключа 72. При этом потенциал вывода 81 затвора 78 скачком увеличивается до напряжения источника 70, а напряжение на затворе соответственно снижается до нуля. Через интервал времени, равный установленной длительности импульса, снимается синхроимпульс на включение (on pulse) и одновременно подается синхроимпульс на выключение (off pulse). Co схемы управления 74 производится выключение полупроводникового Consider the operation of the modulator in the switch-off mode. In the initial state, both switches 72 and 73 are open, the voltage of the source 79 is set equal to the voltage of the source 70. Since, thanks to the resistor 77, the common bus potential is maintained at the gate terminal 81, the gate voltage in the initial state of the circuit is equal to the voltage of the source 79. When when a pulse from the generator 76 is turned on (on pulse) from the control circuit 74, the semiconductor switch 72 is turned on. In this case, the output potential of the gate 81 of the gate 78 jumps up to the source voltage 70, and the gate voltage, respectively significantly reduced to zero. After a time interval equal to the set pulse duration, the on-pulse sync pulse is removed and the off-pulse sync pulse is simultaneously applied. Co control circuit 74 shuts off the semiconductor

ключа 72, а со схемы управления 75 - одновременное включение полупроводникового ключа 73. Емкость затвора быстро заряжается через ключ 73 до напряжения источника 79 и схема возвращается в исходное состояние. В дальнейшем по мере поступления синхроимпульсов, рассмотренный процесс повторяется.the key 72, and from the control circuit 75 - the simultaneous inclusion of a semiconductor key 73. The shutter capacity is quickly charged through the key 73 to the voltage of the source 79 and the circuit returns to its original state. Subsequently, as the clock pulses arrive, the considered process is repeated.

Для компенсации нарушения юстировки затвора, работающего в режиме модуляции добротности, с источника 79 на вывод 82 затвора подается постоянное напряжение смещения необходимой величины.To compensate for misalignment of the gate, operating in the Q-switching mode, a constant bias voltage of the required value is supplied from the source 79 to the gate terminal 82.

Для реализации режима, при котором перепад напряжения на затворе в момент открывания оказывается выше амплитуды постоянного запирающего напряжения, уровень напряжения источника 70 устанавливается выше напряжения источника 79.To implement a mode in which the voltage drop across the gate at the time of opening is higher than the amplitude of the constant blocking voltage, the voltage level of the source 70 is set higher than the voltage of the source 79.

Для реализации режима, при котором затвор, работающий в режиме «switch-on», находится постоянно открытым, устанавливается соответствующее значение напряжения источника 79.To implement a mode in which the shutter operating in the "switch-on" mode is constantly open, the corresponding voltage value of the source 79 is set.

Следует отметить, что источник 79 работает на емкостную нагрузку (ячейка Поккельса), поэтому средний выходной ток источника 79 обычно не превышает долей микроампера.It should be noted that the source 79 operates on a capacitive load (Pockels cell), so the average output current of the source 79 usually does not exceed fractions of a microampere.

Для снижения напряжения источника 70 полупроводниковые ключи 72, 73 могут быть заменены генератором Маркса (фиг.5), в каждом каскаде которого конденсатор подключен к двум последовательно соединенным ключам со схемой управления, причем ключ, соединенный с минусом конденсатора, шунтирован резистором, а к ключу, соединенному с плюсом конденсатора, анодом подключен диод, катод которого соединен с плюсом конденсатора в следующем каскаде, при этом общая точка ключей в предшествующем каскаде соединена с минусом конденсатора в следующем каскаде, а общая точка ключей в последнем каскаде соединена с первым выводом затвора, второй вывод которого подключен к плюсу второго источника; плюс первого источника соединен с плюсом конденсатора в первом каскаде, а минусы обоих источников подключены к общей шине.To reduce the voltage of the source 70, the semiconductor switches 72, 73 can be replaced by a Marx generator (Fig. 5), in each stage of which the capacitor is connected to two switches connected in series with a control circuit, the switch connected to the minus of the capacitor is shunted by a resistor, and to the switch connected to the capacitor plus, the anode is connected to a diode, the cathode of which is connected to the capacitor plus in the next stage, while the common point of the keys in the previous stage is connected to the minus of the capacitor in the next stage, and bschaya point in the last stage of keys connected to the first gate terminal, a second terminal of which is connected to the positive second source; the plus of the first source is connected to the plus of the capacitor in the first stage, and the minuses of both sources are connected to a common bus.

Claims (2)

1. Высоковольтный импульсный модулятор с наносекундным фронтом для управления электрооптическими затворами в виде ячейки Поккельса, содержащий высоковольтный источник питания, шунтированный конденсатором, подключенный к двум последовательно соединенным полупроводниковым ключам с гальванически развязанными схемами управления, генератор синхроимпульсов, подаваемых в схемы управления, разрядный резистор, подключенный параллельно полупроводниковому ключу, соединенному с минусом источника, и электрооптический затвор, первый вывод которого соединен с общей точкой полупроводниковых ключей, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей модулятора, в него введен второй управляемый высоковольтный источник, шунтированный конденсатором, причем положительный зажим второго источника подключен ко второму выводу затвора, а отрицательные зажимы обоих источников соединены с общей шиной.1. A high-voltage pulse modulator with a nanosecond front for controlling electro-optical gates in the form of a Pockels cell, containing a high-voltage power supply, shunted by a capacitor, connected to two series-connected semiconductor switches with galvanically isolated control circuits, a clock generator supplied to the control circuit, a discharge resistor connected parallel to the semiconductor switch connected to the minus of the source, and the electro-optical shutter, the first output to which is connected to a common point of semiconductor switches, characterized in that, in order to expand the functionality of the modulator, a second controllable high-voltage source shunted by a capacitor is inserted into it, the positive terminal of the second source being connected to the second terminal of the gate, and the negative terminals of both sources being connected to a common by bus. 2. Высоковольтный импульсный модулятор по п.1, отличающийся тем, что, с целью снижения напряжения первого источника, оба полупроводниковых ключа заменены генератором Маркса, в каждом каскаде которого конденсатор подключен к двум последовательно соединенным ключам со схемой управления, причем ключ, соединенный с минусом конденсатора, шунтирован резистором, а к ключу, соединенному с плюсом конденсатора, анодом подключен диод, катод которого соединен с плюсом конденсатора в следующем каскаде, при этом общая точка ключей в предшествующем каскаде соединена с минусом конденсатора в следующем каскаде, а общая точка ключей в последнем каскаде соединена с первым выводом затвора, второй вывод которого подключен к плюсу второго источника; плюс первого источника соединен с плюсом конденсатора в первом каскаде, а минусы обоих источников подключены к общей шине.
Figure 00000001
2. The high-voltage pulse modulator according to claim 1, characterized in that, in order to reduce the voltage of the first source, both semiconductor switches are replaced by a Marx generator, in each stage of which the capacitor is connected to two series-connected switches with a control circuit, and the switch connected to minus capacitor, is shunted by the resistor, and a diode is connected to the key connected to the plus of the capacitor, the cathode of which is connected to the plus of the capacitor in the next stage, while the common point of the keys is in the previous the cade is connected to the minus of the capacitor in the next stage, and the common point of the keys in the last stage is connected to the first output of the shutter, the second output of which is connected to the plus of the second source; the plus of the first source is connected to the plus of the capacitor in the first stage, and the minuses of both sources are connected to a common bus.
Figure 00000001
RU2008135736/22U 2008-09-02 2008-09-02 HIGH-VOLTAGE PULSE MODULATOR WITH NANOSECOND FRONT FOR CONTROL OF ELECTRO-OPTICAL SHUTTERS IN THE VIEW OF POCKSEL CELL RU82390U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008135736/22U RU82390U1 (en) 2008-09-02 2008-09-02 HIGH-VOLTAGE PULSE MODULATOR WITH NANOSECOND FRONT FOR CONTROL OF ELECTRO-OPTICAL SHUTTERS IN THE VIEW OF POCKSEL CELL

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008135736/22U RU82390U1 (en) 2008-09-02 2008-09-02 HIGH-VOLTAGE PULSE MODULATOR WITH NANOSECOND FRONT FOR CONTROL OF ELECTRO-OPTICAL SHUTTERS IN THE VIEW OF POCKSEL CELL

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU82390U1 true RU82390U1 (en) 2009-04-20

Family

ID=41018367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008135736/22U RU82390U1 (en) 2008-09-02 2008-09-02 HIGH-VOLTAGE PULSE MODULATOR WITH NANOSECOND FRONT FOR CONTROL OF ELECTRO-OPTICAL SHUTTERS IN THE VIEW OF POCKSEL CELL

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU82390U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206918U1 (en) * 2021-04-26 2021-10-01 Общество с ограниченной ответственностью "КрОМ" Device for controlling the Q-factor of a laser resonator with the formation of a subnanosecond pulse front

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206918U1 (en) * 2021-04-26 2021-10-01 Общество с ограниченной ответственностью "КрОМ" Device for controlling the Q-factor of a laser resonator with the formation of a subnanosecond pulse front

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4999839B2 (en) Protection circuit device for solar cell module
CN101795127B (en) High-voltage square-wave pulse generator and method for generating high-voltage square-wave pulse
US9973188B2 (en) Switch driving device and switch driving method
US9054704B2 (en) Method, system, and apparatus for efficiently driving a transistor with a booster in voltage supply
US20140063593A1 (en) Capacitor discharge pulse drive circuit with fast recovery
US20140002145A1 (en) Driving circuit for a transistor
JP2007336694A (en) Drive circuit for insulated-gate semiconductor device
CN111884491B (en) Drive circuit with energy recovery function and switching power supply
US9912332B2 (en) Semiconductor device
RU2580787C1 (en) High-power nanosecond pulse generator (versions)
US3371232A (en) High current, short duration pulse generator
US9762232B2 (en) Semiconductor device
US9584109B2 (en) Voltage regulator and resonant gate driver thereof
CN111342641A (en) Drive circuit and drive system of power switch device
KR101657878B1 (en) Power Supply Circuit for Floating Switch Gate Driver and Floating Switch Gate Driver Comprising the Same
RU82390U1 (en) HIGH-VOLTAGE PULSE MODULATOR WITH NANOSECOND FRONT FOR CONTROL OF ELECTRO-OPTICAL SHUTTERS IN THE VIEW OF POCKSEL CELL
JP6295268B2 (en) Semiconductor drive device
JP6983355B2 (en) Current pulse generator with integrated bus boost circuit
KR102141684B1 (en) Apparatus and method for controlling current pulse
RU2595937C1 (en) Relaxation pulse generator on avalanche transistor with low supply voltage
EP1069683A2 (en) Gate driving circuit for power semiconductor switch
CN106849924B (en) Integrated light triggering type IGBT structure and design method
RU2713559C2 (en) Method for fast switching on of power transistor with isolated gate and device with use thereof
CN112713880A (en) Pulse circuit and electron gun
RU2745112C1 (en) Nanosecond pulse generator

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20090903