基于Marx和LTD拓扑的全固态复合模式脉冲源的研制

针对不同应用领域中负载阻抗的多样性,研制一种基于Marx和直线型变压器驱动源(LTD)拓扑的复合模式脉冲源。该脉冲源包含4个LTD模块,且每个LTD模块由1个3级Marx电路组成。其主要优点是可以降低对隔离电源模块、触发同步性的要求,负载适应能力强,并且可使脉冲装置小型化。首先对该脉冲源拓扑结构和参数进行设计和理论计算,并采用PSpice软件验证其可行性,最后研制复合模式脉冲源的样机并测试其性能。该脉冲源采用MOSFET作为主开关,二极管作为隔离元件,用含锁相环功能的现场可编程门阵列(FPGA)产生控制信号。该脉冲源的输出脉冲参数:幅值为0~8 kV,脉宽为60~160 ns,脉宽步进可达1 ns,重复频率为1 kHz,上升沿约10 ns。通过FPGA产生相移控制信号对该脉冲源的每级进行单独控制,可实现对输出脉冲上升沿和下降沿的灵活调节。脉冲源采用模块化设计,可以通过增加模块数量方便地提高最大输出电压。

ICF固体激光驱动器前级系统中的脉冲整形

本文就国内外ＩＣＦ固体激光驱动器前级系统脉冲整形方案进行了综述，并报导了我们 实验室关于脉冲整形的最新进展．

一种全固态多匝直线型变压器驱动源的研制

针对脉冲电磁场生物医学应用中高电压大电流宽范围脉冲的应用需求,设计了一种多匝直线型变压器驱动源(LTD)。该LTD脉冲发生器的磁心采用多匝绕制的方式,可输出宽脉宽的脉冲。设计了各级LTD模块同向绕制的驱动供电及储能充电隔离方式,各级磁心隔离电压为LTD模块的工作电压。多匝LTD脉冲发生器共由10级LTD模块组成,各级LTD模块由18个储能电容及MOSFET放电开关并联,并设计了其同步驱动电路。通过对各主要器件的型号进行分析筛选,研制了模块化紧凑型多匝LTD全固态脉冲源样机,可输出脉冲参数为:电压幅值0~5kV,输出脉冲电流高达500A,脉冲宽度200ns^5μs,上升沿30ns,下降沿16ns,其脉冲宽度、幅值等参数均灵活可调,并且可通过增加LTD模块的数量,实现更高电压的脉冲输出。

基于磁隔离驱动的双极性Marx脉冲源研制

该文针对脉冲功率技术在食品杀菌处理等领域的双极性高电压应用需求,设计了一种基于磁隔离驱动的全固态双极性Marx脉冲源。该双极性脉冲源主电路采用双Marx型电路拓扑。驱动电路采用磁心传递控制信号,利用磁心堆叠和次级绕组反并联方式,使得系统仅需两路驱动信号即可实现双Marx主电路拓扑中四种开关的控制。驱动电路结构简单可靠,开关同步性高。基于此驱动电路和主电路,筛选了主要器件,开展了相应仿真,最终研制出全固态双极性脉冲源样机,并开展了样机的性能测试。测试结果表明,该脉冲源输出电压为0~±20 kV,脉冲宽度为3~10μs,最大重复频率为200 Hz。脉冲源的输出电压、脉冲宽度、重复频率及正负脉冲间距均灵活可调,并可通过增加Marx模块的数量来实现更高等级的输出电压。

利用集成光学调制器实现ICF固体激光驱动器中激光脉冲任意整形 I.任意整形电脉冲发生器

本文利用ＧａＡｓ场效应晶体管电压控制电流和开关特性成功研制了任意整形电脉冲发生器，该整形电脉冲发生器的每个基元电路产生的基元电脉冲形状和宽度与加在栅极的触发信号相同，幅度由加在ＧａＡｓ场效应晶体管上的负偏压决定，各基元电路产生的用于叠加的基元电脉冲相互独立，使计算机控制栅极偏压进而控制整形电脉冲的形状成为可能．

刚管调制器预调器电路的改进设计

到目前为止,在最大脉冲电流为400A的TM-906及最大脉冲电流为50A的TM-702F刚管调制器中,还沿用由真空电子管加脉冲变压器组成的预调器电路来实现脉冲编码或对在几种不同脉宽情况下工作的脉冲进行脉宽瞬时转换,提供所需要的高电压和大电流。本文介绍了用可控硅整流器(SCR)和功率晶体管组成的全固态编码预调器设计方案,叙述了双极型功率晶体管在预调器应用中的几个问题,讨论了这些问题的解决方法,给出了两种结构新颖和设计较为合理的实用电路,从而可大大缩小体积,减轻重量、降低成本和提高效率。

全固态高压双极性方波脉冲叠加器的研制

为满足高压双极性脉冲产生臭氧的实验需求,研制了1种新型的全固态高压双极性脉冲叠加器。该结构对全桥结构的脉冲叠加器进行了改进,减少了开关使用数量,通过控制主电路中MOSFETs的驱动信号,实现双极性高压脉冲的输出。对电路的结构设计、容性负载下的工作过程、参数设计进行了阐述分析,并利用Pspice软件对电路的可行性进行了仿真验证。最后搭建了1台9级实验样机,实验表明:该双极性高压脉冲源的截尾机制可有效解决脉冲拖尾问题;电容负载时,采用改进后的控制策略避免了偏压的产生,脉冲源可稳定输出±4k V、最小脉宽600 ns的方波窄脉冲;在DBD负载下频率最高可达12 kHz,为开展高压脉冲产生臭氧的实验提供了硬件支持。

双极性固态直线变压器驱动器的研制

在针对脉冲电磁场肿瘤消融的应用场合,双极性脉冲比单极性脉冲效果更均匀,而要产生ns级前沿的双极性高压纳秒或亚微秒脉冲难度大,电磁干扰强,控制要求更高。设计了一台双极性全固态直线型变压器驱动源(SSLTD),双极性SSLTD由结构完全相同的LTD模块经过副边绕组反向串联构成,在负载上实现双极性窄脉冲。双极性SSLTD输出波形稳定的脉冲的关键在于磁芯复位,通过电阻负载实验,重点对比分析了复位电流的形式对复位效果的影响,以及采用直流复位时幅值、脉宽、正负脉冲时间间隔、单级模块中开关管并联数量、复位电流大小对双极性SSLTD输出的影响。实验结果表明,所设计的双极性SSLTD能够在500Ω负载上稳定产生重频双极性纳秒脉冲,输出电压0~±5 kV可调,脉宽200~400 ns可调,正负脉冲时间间隔0~1 ms可调,上升沿和下降沿20~50 ns;反向串联的直流复位电路结构简单、复位效果好。该脉冲源使用模块化设计,结构紧凑,电气绝缘要求较低,可灵活输出双极性、正极性与负极性高压亚微秒脉冲。

声光调Q全固态绿光激光器中的双控驱动电路

研制出新型双控声光驱动器,能够同步控制声光Q开关和LD抽运源的工作时间,并具有10W以上的输出功率及15ns(1个声光驱动射频周期)内的调Q开关时间。应用该驱动器的全固态调Q绿光激光器的能耗减少50%以上,温升减少10℃以上,热稳定时间减少到22%,用1W的LD抽运,得到了脉宽14.5ns、峰值功率1kW的无寄生脉冲绿激光输出。

低能耗及快速热稳定调Q全固态绿光激光器

研制出低能耗及快速热稳定型声光调Q全固态绿光激光器,应用专门研制的双控驱动器(DCD),使全固态绿激光器能耗减少50%以上,主要部件温升减少10℃以上,达到热稳定的时间减少到22%,用1 W的LD抽运,得到了脉宽14.5 ns、峰值功率1 kW的无寄生脉冲的绿激光输出。

双控声光调Q全固态红外激光器

研制出双控声光调Q全固态红外激光器。应用专门研制的双控驱动器,代替普通声光调Q全固态红外激光器中独立的激光二极管(LD)驱动器和声光Q开关驱动器。在双控驱动器中,抽运源激光二极管和Q开关都工作在与输出激光脉冲相同重复频率的间断工作状态。在每一个周期中,激光二极管在输出激光脉冲前的某一时刻打开,在输出脉冲后的适当时刻关断。声光Q开关在激光二极管打开前的某一时刻开始工作,在激光二极管关闭后的某一时刻停止工作。与普通声光调Q全固态激光器相比,在输出激光脉冲重复频率相同的情况下,双控驱动全固态红外激光器能耗减少50%以上,主要部件温升减少10℃以上,达到热稳定的时间减少到23%,用1 W的激光二极管抽运,得到了脉宽16.8 ns,峰值功率4 kW的无寄生脉冲的激光输出。