专利名称:高功率脉冲发生器的制作方法
本实用新型是高功率脉冲发生器，特别适用于雷达发射机和脉冲激光电源。
一般供电情况下，交流电源总是存在一定范围的波动，交流电压经整流滤波后总是存在一定的纹波。由于负载是脉冲发生器，在工作中交替地呈现导通和截止状态，使得贮能电容上的电压产生更大幅度的变化。这些因素都使得脉冲发生器输出脉冲电压幅度的波动。这种波动直接地影响了雷达发射机和脉冲激光器的质量和性能。这就是目前高功率脉冲发生器的问题。欧州专利文献EP82304005如图2所示，同本实用新型电路极为相似，但工作原理大不相同。在开关(5)导通之前，先使开关(6)饱和导通，使电感(4)中电流慢慢上升，达到予定电流值时，电感(4)建立了一定的初始磁能，开关(5)导通，同时开关(6)截止，电流通过电感(4)，开关(5)向仿真线充电。如果没有初始磁能，仿真线上的电压可充到2E。E为电源电压。由于有初始磁能，仿真线上的电压就充到2E＋ΔE，其中ΔE的值取决于初始磁能值，也就是取决于开关(6)的导通时间。控制器(17)测试(1)、(2)两端输入电压值后，控制开关(6)的导通时间，从而控制了仿真线(3)的电压峰值，开关(5)在充电过程中不可关断，等到充电过程结束后，自行关断。该电路的问题是仿真线上的电压值调节范围很小，在2E到2E＋ΔE之间。同时可见，控制器十分复杂。
本实用新型针对上述问题，经过对线路改进能输出稳定的高能脉冲序列，幅度在较大范围内可调。通过能量回输提高了电源效率。
本实用新型的技术方案如图1所示(1)、(2)两点接直流电源。在(2)、(3)两点间联接了一个瞬时短接支路用以关断充电可控硅(15)。在(1)、(3)或(2)、(3)两点之间并联了一个限压电路用于防止漏感感应电压破坏可控硅(15)阻断的问题。
瞬时短接支路由开关(11)、延时电感(12)、电容器(13)、电阻器(14)和开关(19)组成，短接支路还可以采用大功率晶体管或VMOS管代替。限压电路由电阻器(8)、电容器(9)和二极管(7)组成，也可以直接采用大功率半导体稳压管、复合稳压管、气体离子稳压器件等。
下面对附图加以说明，图1中(10)为贮能电容器。由(1)、(2)两端得到直流电压。该电压通过电感(4)，开关(15)向仿真线(16)谐振充电，在不受反馈控制和不漏电的情况下，仿真线(16)能充到两倍于电源的电压。在受到反馈控制的情况下，由取样电路(23)将仿真线(16)上的电压变化反馈到控制器(21)上，当仿真线充电电压达到预定电平，即取样电压达到控制器(21)中的参考电平时，控制器(21)发出一脉冲触发开关(11)，此时电容器(13)的端电压为0，当开关(11)导通瞬时，(3)、(2)两点电压降到接近0电平，开关(15)被反向截止而关断。电容器(13)的容量很小，很快充电充满，开关(11)自行关断。此后，电容器(13)通过电阻器(14)和开关(19)放电至电压为0，等到下一周期发挥作用。调节控制器(21)中的参考电平可以很方便地调节仿真线的充电电压。触发打开开关(17)，仿真线(16)通过开关(17)、电感(18)向负载放电。在负载上得到所需幅度的脉冲电压。在开关(15)关断而停止向仿真线充电的情况下，电感(4)中贮存有相当大的磁场能量，贮能的大小是仿真线的函数。当仿真线的电平和电源电压相等时，磁场贮能最大。它与此时仿真线中的电场贮能相等。如此大的能量在电感(4)的两端产生的感应电压足以破坏开关(15)的阻断状态。本脉冲发生器电路中采取了两种措施防止这种现象出现。第一，以电感(5)和二极管(6)组成能量回输电路。电感(4)和电感(5)绕在同一铁芯上，构成紧藕合，匝数比在11左右。当电感(5)的两端感应电压超过电源电压时，二极管(6)导通，绝大部分磁场贮能从这里充进电容器(10)，回输给了电源。由于电感(4)和电感(5)之间存在着漏感，漏感中的磁场贮能无法回输到电源。漏感在电感(4)两端产生的感应电压也足以破坏开关(15)的阻断状态。第二个措施，在电感(4)两端接一个稳压器件或限压组件组成的限压电路。以限制电感(4)两端的感应电压不得太高，具体限压值与电容器(10)的容量有关。本电路中电容器(10)的电容量等于仿真线电容器总电容量的2倍时，稳压器件的稳值取1.5倍左右电源电压为适。稳压器件可以是大功率半导体稳压器件，气体离子稳压器件。本电路设计的是二级管(7)，电容器(9)和电阻器(8)构成的限压组件。工作时，电容器(9)上保持着正常的工作电压，这一电压大致上与电感(5)的感应电压相等，即大致上与电源电压相等。漏感感应电压超过了电容器(9)上的电压时，二极管(7)导通，漏感中的贮能被电容器(9)吸收。这在总的磁场贮能中是很小的一部分。
电感(12)、(18)是微秒量级的延时电感，用以保护可控硅免受 (di)/(dt) 过大的伤害，以延长寿命。电感(4)中存在着分布电容，会引起振荡杂波而干扰开关的正常工作。因此在电感(4)的两端并联一电阻(20)将它们吸收。
为了简化时序，开关(19)和开关(17)可以同时触发。
在极低频率运用时，如5次／秒以下，可以省掉开关(19)，将电阻(14)的阻值提高，直接并联在电容器(13)两端，也能正常工作。
同现有大功率脉冲发生器技术比较，本实用新型的特点是1.脉冲电压调节范围大，几乎可以从0到满度值。省掉了即笨而又昂贵的感应调压器。
2.本电路对输出电平采用取样比较方式控制，控制电路简单、输出脉冲幅值稳定精度高。
3实现了能量回输，提高了电源效率。
4.由于采用了稳定措施，使贮能电容可大幅度降低，只需仿真线总电容量的2倍。否则要10倍。这在雷达系统中，是一笔很大的资金。
5.线路稳定可靠。
典型实施例一台yAG脉冲激光电源，输出能量1600焦耳／脉冲，脉宽3mS，频率0.5－10次／秒可调。脉冲电流1000A，仿真线峰值电压1000V可调。
元件参数仿真线(16)总电感量900μh，总电容量3600μF，耐压1000V，电感(4)＝电感(5)＝250mh。电容器(10)8000μ／900V电容器(9)200μ／1800V，电阻器(8)100k／20W，电阻器(20)200Ω／400W，电容器(13)10μ／1600V，电阻器(14)50Ω／100W，二极管(6)20A／1800V，二极管(7)5A／1800V，开关(11)5A／1800V，开关(19)5A／1800V，开关(15)50A／1500V，开关(17)200A／1400V。(1)、(2)两点之间直流电源电压530V±10％，也就是三相交流电压380V经过三相桥式整流供给(1)、(2)两点之间。
权利要求
1.一种高功率脉冲发生器，由直流电源、开关电路、控制电路、取样电路组成，其特征是用于关断充电可控硅(15)的电路是在(2)、(3)两点间联接一个瞬时短接支路来实现的，在(1)、(3)或(3)、(2)两点之间并联了一个限压电路。
2.根据权利要求
1所述的脉冲发生器，其特征是联接在(2)、(3)两点之间的瞬时短接支路由开关(11)、延时电感(12)、电容器(13)、电阻器(14)和开关(19)组成，也可用大功率晶体管或VMOS管代替。
3.根据权利要求
1或2所述的脉冲发生器，其特征是在(1)、(3)两点之间或(2)、(3)两点之间的限压电路由电阻器(8)、电容器(9)和二极管(7)组成，也可以直接用大功率半导体稳压管、复合稳压管、气体离子稳压器件等。
专利摘要
一种高功率脉冲发生器。开关电路中在(2)、(3)两点间联接了一个瞬时短接电路用以关断可控硅(15)。在(1)、(2)或(2)、(3)两点间并接限压电路吸收回路漏感的感应电压，用取样电压与标准电平相比较控制开关(15)，保证充电电平的稳定性，使开关(17)打开时仿真线向负载放电，形成稳定的高能脉冲。该发生器主要用于雷达发射机，也可用于脉冲激光电源。
文档编号H03K3/00GK86209749SQ86209749
公开日1987年12月9日 申请日期1986年12月2日
发明者夏志良, 尹正甫, 牛志成, 张嵘, 孙文 申请人:武汉市光学科学技术研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan