氢闸流管控制栅极的驱动源的制作方法
【专利摘要】一种氢闸流管控制栅极的驱动源，该驱动源的电源仅由单相～220V供电，包括脉冲变压器，脉冲变压器的初级设有脉冲形成电路，脉冲变压器的次级设置的负偏压生成电路、磁脉冲压缩电路和L-C低通匹配电路。本发明重量减轻，缩小体积，便于驱动源的一体化；可抑制氢闸流管开关产生高频电磁干扰，避免氢闸流管连通，保护和延长氢闸流管的使用寿命；能确保氢闸流管工作在最佳状态：低延迟，低跳动，低漂移，高重复频率。
【专利说明】氢闸流管控制栅极的驱动源
【技术领域】
[0001]本发明涉及氢闸流管，特别是一种氢闸流管控制栅极的驱动源。
【背景技术】
[0002]氢闸流管具有低时间跳动，低阳极着火延迟时间，低阳极着火延迟时间漂移和高阳极脉冲电流上升速率的特点。可用于军事、科研、医疗领域及民用高科技产品，其中包括雷达、激光器、电子加速器、脉冲调制器中作高脉冲重复频率快速上升沿脉冲的大功率开关。
[0003]氢闸流管的典型工作电路如图1所示，从图1中可知，氢闸流管控制栅极需要双电源:直流电源B和直流电源C，除启动点火一个正触发脉冲外，为缩短消电容时间，提高工作重复频率，栅极还需加ー个负偏压，该负偏压由单独的ー个直流电源B提供。正触发脉冲由直流电源C输出经隔离脉冲变压器直接加到控制栅极G，输出脉冲不理想，上升沿差外，更严重易受闸流管开关过程中产生的高频尖峰干扰，造成闸流管连通，缩短闸流管寿命，易引起主电源控制器等的损坏。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种氢闸流管控制栅极的驱动源，该驱动源具有:
[0005]1、省去为氢闸流管栅偏压的直流电源，而由其他来替代，既减轻重量，縮小体积，又便于驱动源的一体化；
[0006]2、抑制氢闸流管开关产生高频电磁干扰，避免氢闸流管连通，保护和延长氢闸流管的使用寿命；
[0007]3、确保氢闸流管工作在最佳状态:低延迟，低跳动，低漂移，高重复频率。
[0008]本发明的技术解决方案如下:
[0009]一种氢闸流管控制栅极的驱动源，特点在于该驱动源的电源仅由単相?220V供电，包括脉冲变压器，该脉冲变压器的初级设有脉冲形成电路，该脉冲变压器的次级设置负偏压生成电路、磁脉冲压缩电路和L-C低通匹配电路。
[0010]所述的脉冲形成电路包括単相?220V电源、桥堆、滤波电容、隔离ニ极管、充电电感、储能电容、开关管、同步脉冲变压器和脉冲变压器，単相?220V电源的两极接所述的桥堆的两输入端，该桥堆输出的正极经所述的隔离ニ极管、充电电感接所述的储能电容的一端，该储能电容的另一端经所述的脉冲变压器的初级的第I端，所述的滤波电容的一端接所述的桥堆的正极与隔离ニ极管的正极的节点，所述的开关管的集电极接所述的充电电感和储能电容的节点，所述的开关管的栅极接所述的同步脉冲变压器的次级的第3端，所述的桥堆输出的负极与滤波电容的另一端、所述的同步脉冲变压器的次级的第4端、开关管的发射极、脉冲变压器初级的第2端形成节点；
[0011]所述的脉冲变压器的次级的第3端经第2隔离ニ极管、自饱和电感、第3电感接第7电容的一端和所述的氢闸流管的栅极，第3隔离ニ极管的负极接第2隔离ニ极管的负极和自饱和电感的节点，所述的第5电容的一端经第3电容接第2隔离二极管的负极和自饱和电感的节点，所述的脉冲变压器的次级的第4端与第3隔离二极管的正极，第5电容的另一端、第6电容的一端、第二电阻的一端、稳压管的正极、第一电阻的一端构成节点,所述的第二电阻的另一端接发光管的负极，所述的稳压管的负极经第4电容接所述的自饱和电感和第3电感的节点，第一电阻的另一端与所述的自饱和电感和第3电感的节点相连；所述的稳压管的负极、发光管的正极、第6电容的另一端与所述的第5电容和第3电容之间形成节点，该节点和第7电容的另一端与所述的氢闸流管的阴极相连。
[0012]所述的开关管为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
[0013]本发明的技术效果如下:
[0014]本发明氢闸流管控制栅极的驱动源，特点在于包括脉冲变压器初级设有脉冲形成电路，次级设置的负偏压生成电路、磁脉冲压缩电路和L-C低通匹配电路:
[0015]1、所述的脉冲形成回路:
[0016]本发明驱动源的电源仅由单相?220V供电，经整流滤波输出310V直流电压，通过隔离二极管和充电电感对储能电容直流谐振充电到600V，当开关管VT (IGBT)经同步脉冲变压器加上外来同步脉冲后，开关管VT导通，储能电容通过开关管和脉冲变压器的初级放电，该脉冲变压器的次级输出一定宽度和一定重复频率的近矩形脉冲。谐振充电效率可达100%，并有利于在高重复频率下工作保持脉冲平稳。
[0017]2、本发明次级设置的三个电路:
[0018](A)负偏压生成电路
[0019]由第5电容C5,第6电容C6、氢闸流管阴极、稳压管ZD、第一电阻Rl组成自整流稳压电路，供给氢闸流管栅控制栅极一个负偏压，替代原直流电源B，省去笨重的电力变压器，同时缩小了体积，其负偏压较直流电源以提供更大消电离电流，促使更高重复频率正常负荷下安全、可靠工作。
[0020]( B )磁脉冲压缩电路
[0021]由自饱和电感L2和第三电容C3、第四电容C4构成磁脉冲压缩电路。脉冲变压器输出的脉冲幅度和上升沿得到很大提升。缩短了氢闸流管放电电流脉冲相对同步脉冲的延迟、抖动，确保氢闸流管准确无误点火；同时所述的自饱和电感L2抑制了氢闸流管的栅阴极击穿时高尖峰进入驱动源，大大提高抗干扰能力，消除了误触发引发氢闸流管连通起到保护和延长闸流管使用寿命的作用。
[0022](C) L-C低通匹配电路
[0023]由第3电感L3、第7电容C7组成L型低通匹配电路。消除触发脉冲反射源点，使氢闸流管栅极获得最大的驱动功率，从而减小延迟时间及其抖动；同时降低了高频电磁干扰，便于长线传输栅极触发脉冲。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是现有氢闸流管工作电路图
[0025]图2是本发明氢闸流管控制栅极的驱动源电路图
【具体实施方式】[0026]下面结合实施例和附图对本发明作进ー步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0027]先请參阅图2，图2是本发明氢闸流管控制栅极的驱动源电路图，由图可见，本发明氢闸流管控制栅极的驱动源，该驱动源的电源仅由単相?220V供电，包括脉冲变压器TC2，该脉冲变压器TC2的初级设有脉冲形成电路，该脉冲变压器TC2的次级设置的负偏压生成电路、磁脉冲压缩电路和L-C低通匹配电路。
[0028]所述的脉冲形成回路包括単相?220V电源、桥堆D4、滤波电容Cl、隔离ニ极管D1、充电电感L1、储能电容C2、开关管VT、同步脉冲变压器TCl和脉冲变压器TC2，单相?220V电源的两极接所述的桥堆D4的两输入端，该桥堆D4正极经所述的隔离ニ极管D1、充电电感LI接所述的储能电容C2的一端，该储能电容C2的另一端经所述的脉冲变压器TC2的初级的第I端，所述的滤波电容Cl的一端接所述的桥堆D4的正极与隔离ニ极管Dl的正极的节点，所述的开关管VT的集电极接所述的充电电感LI和储能电容C2的节点，所述的开关管VT的栅极接所述的同步脉冲变压器TCl的次级的第3端，所述的桥堆D4的负极与滤波电容Cl的另一端、所述的同步脉冲变压器TCl的次级的第4端、开关管VT的发射极、脉冲变压器TC2初级的第2端形成节点；所述的脉冲变压器TC2的次级的第3端经第2隔离ニ极管D2、自饱和电感L2、第3电感L3接第7电容C7的一端和氢闸流管的栅极G，第3隔离ニ极管D3的负极接第2隔离ニ极管D2的负极和自饱和电感L2的节点，所述的第5电容C5的一端经第3电容C3接第2隔离ニ极管D2的负极和自饱和电感L2的节点，所述的脉冲变压器TC2的次级的第4端与第3隔离ニ极管D3的正扱，第5电容C5的另一端、第6电容C6的一端、第二电阻R2的一端、稳压管ZD的正极、第一电阻的一端构成节点,所述的第二电阻R2的另一端接发光管LED的负极，稳压管ZD的负极经第4电容C4接所述的自饱和电感L2和第3电感L3的节点，第一电阻Rl的另一端与所述的自饱和电感L2和第3电感L3的节点相连；所述的稳压管ZD的负极、发光管LED的正极、第6电容C6的另一端与所述的第5电容C5和第3电容C3之间接点形成节点、该节点及第7电容C7的另一端与所述的氢闸流管的阴极(K)相连。
[0029]本实施例中开关管VT为绝缘栅双极型晶体管IGBT。所述的第二电阻R2为限流电阻。
[0030]实验表明，本发明驱动源具有下列优点:
[0031]1、可省去氢闸流管栅偏压的直流电源，而由其他来替代，既减轻重量，縮小体积，又便于驱动源的一体化；
[0032]2、抑制氢闸流管开关产生高频电磁干扰，避免氢闸流管连通，保护和延长氢闸流管的使用寿命；
[0033]3、确保氢闸流管工作在最佳状态:低延迟，低跳动，低漂移，高重复频率。
【权利要求】
1.一种氢闸流管控制栅极的驱动源，特征在于该驱动源的电源仅由单相?220V供电，包括脉冲变压器(TC2)，脉冲变压器(TC2)的初级设有脉冲形成电路，脉冲变压器(TC2)的次级设置的负偏压生成电路、磁脉冲压缩电路和L-C低通匹配电路。
2.根据权利要求1所述的氢闸流管控制栅极的驱动源，其特征在于所述的脉冲形成电路包括单相?220V电源、桥堆(D4)、滤波电容(Cl)、隔离二极管(D1)、充电电感(LI)、储能电容(C2)、开关管(VT)、同步脉冲变压器(TCl)和脉冲变压器(TC2)，所述的单相?220V电源的两极接所述的桥堆(D4)的两输入端，该桥堆(D4)输出的正极经所述的第I隔离二极管(Dl)、充电电感(LI)接所述的储能电容(C2)的一端，该储能电容(C2)的另一端接所述的脉冲变压器(TC2)的初级的第I端，所述的滤波电容(Cl)的一端接所述的桥堆(D4)的正极与第I隔离二极管(Dl)的正极的节点，所述的开关管(VT)的集电极接所述的充电电感(LI)和储能电容(C2)的节点，所述的开关管(VT)的栅极接所述的同步脉冲变压器(TCl)的次级的第3端，所述的桥堆(D4)输出的负极与滤波电容(Cl)的另一端、所述的同步脉冲变压器(TCl)的次级的第4端、开关管(VT)的发射极和脉冲变压器(TC2)初级的第2端形成节点； 所述的脉冲变压器(TC2)的次级的第3端经第2隔离二极管(D2)、自饱和电感(L2)、第3电感(L3)接第7电容(C7)的一端和氢闸流管的栅极(G)，第3隔离二极管(D3)的负极接第2隔离二极管(D2)的负极和自饱和电感(L2)的节点，所述的第5电容(C5)的一端经第3电容(C3)接第2隔离二极管(D2)的负极和自饱和电感(L2)之间的节点，所述的脉冲变压器(TC2)的次级的4端与第3隔离二极管(D3)的正极、第5电容(C5)的另一端、第6电容(C6)的一端、第二电阻(R2)的一端、稳压管(ZD)的正极、第一电阻的一端构成节点，所述的第二电阻(R2)的另一端接发光管(LED)的负极，稳压管(ZD)的负极经第4电容(C4)接所述的自饱和电感(L2)和第3电感(L3)的节点，第一电阻(Rl)的另一端与所述的自饱和电感(L2)和第3电感(L3)的节点相连；所述的稳压管(ZD)的负极、发光管(LED)的正极、第6电容(C6)的另一端与所述的第5电容(C5)和第3电容(C3)之间形成节点，该节点和第7电容(C7)的另一端与所述的氢闸流管的阴极(K)相连。
3.根据权利要求1所述的氢闸流管控制栅极的驱动源，其特征在于所述的开关管(VT)为绝缘栅双极型晶体管。
【文档编号】H03K17/687GK103595386SQ201310624553
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】丁悦, 黄加新, 赵传奇, 姜阅清 申请人:苏州铜威激光有限公司