一种基于场效应管的脉冲形成电路及功率源设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于场效应管的脉冲形成电路及功率源设备，脉冲形成电路包括升压模块、脉冲模块和放电开关模块；所述升压模块将初始电源升压到脉冲模块工作所需要的工作电压；所述脉冲模块在充电时对工作电压进行电能存储；放电开关模块在放电时根据驱动信号控制内部各个场效应管的通断、使脉冲模块放电来生成功率源设备所需的脉冲信号。放电开关模块采用场效应管来进行电能输出控制，场效应管体积小便于集成，即可满足小型化设计要求；并且场效应管具有高导热率、高迁移率、高饱和电子速度、使用寿命长的特性，其响应速度更快，输出脉冲重频更高，控制精度更高，增加了脉冲形成电路的使用寿命。成电路的使用寿命。成电路的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种基于场效应管的脉冲形成电路及功率源设备


[0001]本技术涉及电子
，具体而言涉及一种基于场效应管的脉冲形成电路及功率源设备。

技术介绍

[0002]现有的脉冲形成电路常釆用气体开关，其结构设计简单、成本低、电压承受范围高，广泛应用在高功率脉冲功率技术中。随着脉冲功率技术的发展，对脉冲形成电路提出了小型化要求；但是，气体开关具有体积大、重频低、控制精度差、使用寿命短(平均寿命在2000次左右)的缺点，导致维护费用较高。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的种种不足，技术人在长期实践中研究设计出一种基于场效应管的脉冲形成电路及功率源设备，以解决现有气体开关体积较大使脉冲形成电路不能小型化、重频低、控制精度差、使用寿命短的问题。
[0004]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0005]一种基于场效应管的脉冲形成电路，连接用于输出驱动信号的驱动电路，其包括升压模块、脉冲模块和放电开关模块；
[0006]所述升压模块将初始电源升压到脉冲模块工作所需要的工作电压；
[0007]所述脉冲模块在充电时对工作电压进行电能存储；
[0008]所述放电开关模块根据输入的驱动信号控制内部各个场效应管的通断来控制电能的输出，生成对应的脉冲信号；
[0009]进一步，所述的基于场效应管的脉冲形成电路中，所述脉冲模块包括多个电感和电容，各个电感串联成一串，各个电容的一端与配对的一个电感的一端连接，各个电容的另一端接地；
[0010]所述脉冲模块的输入端连接升压模块的正极，脉冲模块的输出端连接放电开关模块的输入端，放电开关模块的输出端连接放电输出端的正极；脉冲模块的两个地端连接升压模块的负极和放电输出端的负极。
[0011]进一步，所述的基于场效应管的脉冲形成电路中，所述放电开关模块包括开关单元和电压均衡单元；
[0012]所述开关单元根据输入的驱动信号控制内部各个场效应管的通断来控制脉冲模块的放电状态，生成对应的脉冲信号；
[0013]所述电压均衡单元用于抑制各个场效应管在导通瞬态和关断瞬态的过电压。
[0014]进一步，所述的基于场效应管的脉冲形成电路中，所述开关单元由多个SiC绝缘栅型的场效应管串并联组成，每一行有若干个并联的场效应管，每一列有若干个串联的场效应管；电压均衡单元的个数与每一列上串联的场效应管的个数相同。
[0015]进一步，所述的基于场效应管的脉冲形成电路中，所述放电开关模块包括第一电
压均衡单元和第二电压均衡单元；所述开关单元包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管和第六场效应管；
[0016]所述第一场效应管的栅极连接第三场效应管的栅极、第五场效应管的栅极、第一电压均衡单元的第1端和驱动电路；第一场效应管的漏极连接第三场效应管的漏极、第五场效应管的漏极、第一电压均衡单元的第2端和脉冲模块；第一场效应管的源极、第三场效应管的源极、第五场效应管的源极、第二场效应管的漏极、第四场效应管的漏极和第六场效应管的漏极相互连接并均连接第二电压均衡单的第2端；第二场效应管的栅极连接第四场效应管的栅极、第六场效应管的栅极、第二电压均衡单元的第1端和驱动电路；第二场效应管的源极连接第四场效应管的源极、第六场效应管的源极和脉冲模块。
[0017]进一步，所述的基于场效应管的脉冲形成电路中，所述开关单元还包括第一电压均衡电阻和第二电压均衡电阻；
[0018]所述第一电压均衡电阻的一端连接第五场效应管的漏极；第一电压均衡电阻的另一端连接第二电压均衡电阻的一端、第五场效应管的源极和第六场效应管的漏极；第二电压均衡电阻的另一端连接第六场效应管的源极和第二场效应管的源极。
[0019]进一步，所述的基于场效应管的脉冲形成电路中，所述开关单元还包括第一电容和第二电容；
[0020]所述第一电容的一端连接第五场效应管的漏极和第一电压均衡电阻的一端；第一电容的另一端连接第二电容的一端、第五场效应管的源极和第六场效应管的漏极；第二电容的另一端连接第六场效应管的源极和第二电压均衡电阻的另一端。
[0021]进一步，所述的基于场效应管的脉冲形成电路中，所述开关单元还包括第一电流均衡电阻、第二电流均衡电阻和第三电流均衡电阻；
[0022]所述第一电流均衡电阻的一端连接第一场效应管的漏极，第二电流均衡电阻的一端连接第三场效应管的漏极，第三电流均衡电阻的一端连接第五场效应管的漏极；第一电流均衡电阻的另一端连接第二电流均衡电阻的另一端、第三电流均衡电阻的另一端和第一电压均衡单元的第2端。
[0023]进一步，所述的基于场效应管的脉冲形成电路中，所述第一电压均衡单元包括第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管和第三电容；
[0024]所述第一电阻的一端连接第二二极管的正极，第二二极管的负极连接第一电流均衡电阻的另一端；第一电阻的另一端连接第一二极管的负极、第三电容的一端和第二电阻的一端；第一二极管的正极连接第三电容的另一端、第二电阻的另一端和第三二极管的正极；第三二极管的负极连接第一场效应管的栅极和驱动电路。
[0025]一种功率源设备，包括一电路板，所述电路板上设有驱动电路，其中，所述电路板上还设有所述的基于场效应管的脉冲形成电路；
[0026]所述驱动电路输出驱动信号给脉冲形成电路；
[0027]所述脉冲形成电路在充电时储能，放电时根据驱动信号控制内部各个场效应管的通断、来生成功率源设备所需的脉冲信号并输出。
[0028]本技术的有益效果是：
[0029]放电开关模块采用场效应管来进行电能输出控制，场效应管体积小便于集成，即可满足小型化设计要求；并且由于场效应管具有高导热率、高迁移率、高饱和电子速度的特
性，其响应速度更快，与现有气体开关相比，其输出脉冲的重复频率(即重频)更高，控制精度更高；另外，场效应管的平均使用寿命在100万次以上，使用场效应管来代替气体开关，增加了脉冲形成电路的使用寿命。
附图说明
[0030]图1是本技术实施例一中基于场效应管的脉冲形成电路的结构示意图；
[0031]图2是本技术实施例一中脉冲模块的电路示意图；
[0032]图3是本技术实施例二中脉冲模块的电路示意图；
[0033]图4是本技术实施例二中基于场效应管的脉冲形成电路的结构示意图；
[0034]图5是本技术实施例一中放电开关模块的电路示意图；
[0035]图6是本技术实施例一中放电开关模块的开关波形示意图；
[0036]图7是本技术实施例二中基于场效应管的脉冲形成电路连接负载后的等效电路示意图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本技术实施例，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于场效应管的脉冲形成电路，连接用于输出驱动信号的驱动电路，其特征在于，包括升压模块、脉冲模块和放电开关模块；所述升压模块将初始电源升压到脉冲模块工作所需要的工作电压；所述脉冲模块在充电时对工作电压进行电能存储；所述放电开关模块根据输入的驱动信号控制内部各个场效应管的通断来控制电能的输出，生成对应的脉冲信号；所述放电开关模块包括开关单元和电压均衡单元；所述开关单元根据输入的驱动信号控制内部各个场效应管的通断来控制脉冲模块的放电状态，生成对应的脉冲信号；所述电压均衡单元用于抑制各个场效应管在导通瞬态和关断瞬态的过电压。2.根据权利要求1所述的基于场效应管的脉冲形成电路，其特征在于，所述开关单元由多个SiC绝缘栅型的场效应管串并联组成，每一行有若干个并联的场效应管，每一列有若干个串联的场效应管；电压均衡单元的个数与每一列上串联的场效应管的个数相同。3.根据权利要求2所述的基于场效应管的脉冲形成电路，其特征在于，所述放电开关模块包括第一电压均衡单元和第二电压均衡单元；所述开关单元包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管和第六场效应管；所述第一场效应管的栅极连接第三场效应管的栅极、第五场效应管的栅极、第一电压均衡单元的第1端和驱动电路；第一场效应管的漏极连接第三场效应管的漏极、第五场效应管的漏极、第一电压均衡单元的第2端和脉冲模块；第一场效应管的源极、第三场效应管的源极、第五场效应管的源极、第二场效应管的漏极、第四场效应管的漏极和第六场效应管的漏极相互连接并均连接第二电压均衡单的第2端；第二场效应管的栅极连接第四场效应管的栅极、第六场效应管的栅极、第二电压均衡单元的第1端和驱动电路；第二场效应管的源极连接第四场效应管的源极、第六场效应管的源极和脉冲模块。4.根据权利要求3所述的基于场效应管的脉冲形成电路，其特征在于，所述开关单元还包括第一电压均衡电阻和第二电压均衡电阻；所述第一电压均衡电阻的一端连接第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，梁军，黄川，唐勇，张淋贵，周尚平，
申请(专利权)人：四川九源微能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：