专利名称：电感储能微秒级高功率脉冲电流源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电流源，尤其是一种电感储能微秒级高功率脉冲电流源。
背景技术：
目前，高能物理、核聚变研究领域广泛使用高压脉冲电源，特别是对于离子源性质 的负载，由于其伏安特性为负阻性质，且等离子体放电的物理过程在几十纳秒量级之短，既 要求电源系统有良好的稳态电流特性，又要求其具备极快的动态响应特性。传统的高压脉冲电源一般采用MARX发生器或PFN产生高压脉冲输出，它们都是电 压源输出，没有良好的电流输出特性。目前也有采用基于快速电流反馈的高频电源实现脉 冲电流输出，但是仅限于毫秒级的脉宽和百微秒级的响应时间，无法满足快脉冲的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有良好的恒流特性、响应时间短的电感储能微秒级 高功率脉冲电流源。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种电感储能微秒级高功率脉冲 电流源，包括电感充电电路、电感放电电路和箝位电路，所述的电感充电电路是由励磁电源 V2、电感L和开关管组成的串联回路，所述的电感放电电路是由负载、续流二极管Dl和电感 L组成的串联回路，所述的箝位电路跨接在电感充电电路上。由上述技术方案可知，本发明在励磁电源V2发出的触发脉冲的激励下，通过开关 管对电感L储能，电感L的电流线性上升，当电感L的电流上升至设定值时，开关管关断，因 而电感L的电流经续流二极管Dl向负载释放，若负载呈现高阻态，则输出电压被箝位电路 箝住，待高压引弧成功，电感L的电流流经负载。本发明可以在负阻性负载上产生电流可控 的高功率脉冲电源，并且引弧电压可以调节；本发明不仅具有很好的恒流特性，而且能迅速 对等离子体弧产生响应，实现引弧和恒流的超快速切换。
图1是本发明的电路原理图。
具体实施例方式一种电感储能微秒级高功率脉冲电流源，包括电感充电电路1、电感放电电路和箝 位电路2，所述的电感充电电路1是由励磁电源V2、电感L和开关管组成的串联回路，励磁 电源V2为电感L注入磁场能量。所述的电感放电电路是由负载、续流二极管Dl和电感L 组成的串联回路，所述的箝位电路2跨接在电感充电电路1上，如图1所示。所述的开关管 包括场效应管Si，以及由多个场效应管串联组成的场效应管S2，在本发明中，所述的场效 应管S2由3 5个场效应管串联而成，励磁电源V2、开关管Si、电感L以及场效应管S2组 成串联回路。场效应管Sl用于控制电感L储能的大小，场效应管S2在闭合时和场效应管Sl共同为电感L励磁，关断时电感L能量向负载释放。如图1所示，所述的励磁电源V2的正极与场效应管Sl的漏极相连，场效应管Sl 的栅极接用于控制场效应管Sl关断或闭合的驱动电路，场效应管Sl的源极接电感L的一 端，电感L的另一端接场效应管S2的漏极，场效应管S2的栅极接用于控制场效应管S2关 断或闭合的驱动电路，场效应管S2的源极接励磁电源V2的负极。所述的负载为负阻性的 负载，如等离子体弧，等离子体负载并接在场效应管S2上，所述的续流二极管Dl的负极接 在场效应管Sl的源极与电感L之间，续流二极管Dl的正极接在励磁电源V2的负极与场效 应管S2的源极之间。所述的箝位电路2包括可调箝位电压源VI，可调箝位电压源Vl使脉 冲电流源的空载电压箝位于可控范围之内，可调箝位电压源Vl的正极接箝位二极管D2的 负极，箝位二极管D2的正极接场效应管S2的漏极，所述可调箝位电压源Vl的负极接励磁 电源V2的负极。箝位二极管D2在输出空载时配合可调箝位电压源Vl对输出电压进行箝 位。在工作时，场效应管S2处于常闭状态，平时输出被短接，因此无输出电压电流。当 激励脉冲到来时，励磁电源V2通过场效应管Sl和场效应管S2为电感L励磁，电感L的电 流因此线性上升，经过几十毫秒的励磁时间，电感L的电流到达设定的脉冲电流峰值时，场 效应管S2和场效应管S2同时断开，电感L感应出的高压被可调箝位电压源Vl和箝位二极 管D2所箝位，当高压引弧成功时，电感L的电流流经负载，即等离子体，维持脉冲周期内的 等离子体弧。在引弧之前，负载等效为空载，则电感L的电流由箝位二极管D2返回至电压 源，箝位电压可调，从而使得输出空载电压连续可调，引弧后，负载呈低阻态，箝位二极管D2 截止。
权利要求
一种电感储能微秒级高功率脉冲电流源，其特征在于包括电感充电电路(1)、电感放电电路和箝位电路(2)，所述的电感充电电路(1)是由励磁电源V2、电感L和开关管组成的串联回路，所述的电感放电电路是由负载、续流二极管D1和电感L组成的串联回路，所述的箝位电路(2)跨接在电感充电电路(1)上。
2.根据权利要求1所述的电感储能微秒级高功率脉冲电流源，其特征在于所述的开 关管包括场效应管Si，以及由多个场效应管串联组成的场效应管S2，励磁电源V2、开关管 Si、电感L以及场效应管S2组成串联回路。
3.根据权利要求2所述的电感储能微秒级高功率脉冲电流源，其特征在于所述的励 磁电源V2的正极与场效应管Sl的漏极相连，场效应管Sl的栅极接驱动电路，场效应管Sl 的源极接电感L的一端，电感L的另一端接场效应管S2的漏极，场效应管S2的栅极接驱动 电路，场效应管S2的源极接励磁电源V2的负极。
4.根据权利要求1或2所述的电感储能微秒级高功率脉冲电流源，其特征在于所述 的负载为等离子体，等离子体并接在场效应管S2上，所述的续流二极管Dl的负极接在场效 应管Sl的源极与电感L之间，续流二极管Dl的正极接在励磁电源V2的负极与场效应管S2 的源极之间。
5.根据权利要求1或2所述的电感储能微秒级高功率脉冲电流源，其特征在于所述 的箝位电路(2)包括可调箝位电压源VI，可调箝位电压源Vl的正极接箝位二极管D2的负 极，箝位二极管D2的正极接场效应管S2的漏极，所述可调箝位电压源Vl的负极接励磁电 源V2的负极。
6.根据权利要求2所述的电感储能微秒级高功率脉冲电流源，其特征在于所述的场 效应管S2由3 5个场效应管串联而成。
全文摘要
本发明涉及一种电感储能微秒级高功率脉冲电流源，包括电感充电电路、电感放电电路和箝位电路，所述的电感充电电路是由励磁电源V2、电感L和开关管组成的串联回路，所述的电感放电电路是由负载、续流二极管D1和电感L组成的串联回路，所述的箝位电路跨接在电感充电电路上。本发明可以在负阻性负载上产生电流可控的高功率脉冲电源，并且引弧电压可以调节；本发明不仅具有很好的恒流特性，而且能迅速对等离子体弧产生响应，实现引弧和恒流的超快速切换。
文档编号H02M9/02GK101924490SQ20101026563
公开日2010年12月22日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者陈滋健 申请人:合肥华耀电子工业有限公司