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MHz 高压脉冲电源设计

姜松 吴彤 李孜 饶俊峰

姜松, 吴彤, 李孜, 等. MHz 高压脉冲电源设计[J]. 强激光与粒子束, 2019, 31: 095001. doi: 10.11884/HPLPB201931.190152
引用本文: 姜松, 吴彤, 李孜, 等. MHz 高压脉冲电源设计[J]. 强激光与粒子束, 2019, 31: 095001. doi: 10.11884/HPLPB201931.190152
Jiang Song, Wu Tong, Li Zi, et al. Design of MHz high voltage pulse power supply[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2019, 31: 095001. doi: 10.11884/HPLPB201931.190152
Citation: Jiang Song, Wu Tong, Li Zi, et al. Design of MHz high voltage pulse power supply[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2019, 31: 095001. doi: 10.11884/HPLPB201931.190152

MHz 高压脉冲电源设计

doi: 10.11884/HPLPB201931.190152
基金项目: 

上海市扬帆项目 19YF1435000

国家自然科学基金青年项目 51707122

详细信息
    作者简介:

    姜松(1989—), 男,博士,从事脉冲功率及低温等离子体应用技术; jecifer@163.com

    通讯作者:

    吴彤(1993—),女,硕士研究生,研究方向为脉冲功率技术; 946460986@qq.com

  • 中图分类号: TM832

Design of MHz high voltage pulse power supply

  • 摘要: 设计了一款基于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关的高压高频脉冲发生器,采用多个以光纤信号隔离触发的串联MOSFET作为高压开关,并由FPGA提供控制信号。该发生器由相同的MOSFET管部分组成,并联并按顺序触发,与参考信号同步。所述电路和工作模式克服了MOSFET管发生器的功耗限制,使脉冲重复率显著提高。详细介绍了该MHz高压脉冲发生器的工作原理和制作过程,然后进行了初步试验,验证了该发生器的性能。该电路在1 MHz的高重复率下,输出上升时间为十几ns、脉宽为百ns、电压幅值大于1 kV的平顶脉冲。
  • 图  1  系统结构原理图

    Figure  1.  Schematic diagram of system structure

    图  2  频率叠加原理图

    Figure  2.  Schematic diagram of frequency superposition

    图  3  MOSFET开关电路

    Figure  3.  MOSFET switching circuit

    图  4  带截尾的MOSFET开关电路

    Figure  4.  MOSFET switching circuit with truncation

    图  5  MOSFET的驱动电路

    Figure  5.  Driver circuit of the MOSFET

    图  6  MOSFET控制时序图

    Figure  6.  MOSFET control sequence diagram

    图  7  不同Rg值时的驱动电压波形和漏源极输出电压波形

    Figure  7.  Driving voltage waveform and drain source output voltage waveform at different Rg values

    图  8  两路脉冲叠加波形(1 MHz)

    Figure  8.  Two pulse superposition waveforms (1 MHz)

    图  9  加截尾管前后输出波形

    Figure  9.  Output waveform before and after adding truncated switch

    图  10  加截尾管后两路脉冲叠加波形(1 MHz)

    Figure  10.  Superimposed waveforms of two pulses after adding truncated switch (1 MHz)

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-03-25
  • 修回日期:  2019-07-03
  • 刊出日期:  2019-09-15

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