[發明專利]基于固態開關的普克爾盒納秒脈沖電源

在審

• 申請號: 201710272200.6
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107017799A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 朱曉華;萬榮;陳宇淵;潘峰
• 申請（專利權）人: 上海激光電源設備有限責任公司
• 主分類號: H02M9/04
• 分類號: H02M9/04
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙)31317
• 代理人: 張寧展

技術領域

本發明涉及脈沖電源，特別是一種基于固態開關的普克爾盒納秒脈沖電源，用于給普克爾盒提供脈沖電源，該電源采用全固態開關，該開關具有響應快、阻抗低、全控等優點。

技術背景

美國國家點火實驗室(National Ignition Facility，簡稱為NIF)研制的等離子體普克爾盒脈沖電源裝置已在開發使用，固態開關尤其是MOSFET和IGBT，可以提高了功率容量和上升下降時間，從而取代真空管。該電路的拓撲提供了許多特性來使固態脈沖發生器更好的滿足先進的照相功能(Advanced Radiographic Capabilities，簡稱為ARC)的需求以此替代晶閘管，新的脈沖發生器可以生成具有微小下降的平頂脈沖以及連續可變的頻率。固態開關MOSFET相比于氫匝管等傳統電源，具有響應快、阻抗低、可任意受控觸發和任意受控關斷的優勢。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于固態開關的普克爾盒納秒脈沖電源，該電源的初級電壓較低，次級電壓高，外部通過光纖觸發，儲能元件的能量基本保持不變，便于安裝和維修。

本發明的技術解決方案如下：

一種基于固態開關的普克爾盒納秒脈沖電源，其特點在于由一個充電單元和N個相同的模塊組成，所述的第i個模塊由電壓檢測板、光電轉換單元、固態開關驅動單元、開關單元、儲能單元、續流單元和一個變壓器組成，所述的電壓檢測板的高壓端、儲能單元的輸入端與所述的開關單元的高壓端和所述的充電單元的高壓端口相連形成節點，所述的儲能單元的輸出端接所述的變壓器的一個初級端和續流單元的一端，所述的開關單元的驅動端接所述的固態開關驅動單元的輸出端，所述的固態開關驅動單元的輸入端接所述的光電轉換單元的輸出端，所述的電壓檢測板、光電轉換單元和固態開關驅動單元的高端接所述的充電單元的中壓端口，所述的充電單元、電壓檢測板、光電轉換單元、固態開關驅動單元、開關單元、續流單元(i-5)、儲能單元和變壓器初級的另一端共地線，其中i＝1、2、…、N，所述的N個變壓器是堆疊的1:1變壓器，每個變壓器初級是分別激勵的，N個變壓器的次級串聯后接負載。

所述的電壓檢測板有過壓指示燈和欠壓指示燈。

所述的光電轉換單元集成在一個小PCB板上，所述的固態開關驅動單元包含24個獨立的小PCB板，固態開關單元包含有48個并聯的固態開關元件，每兩個固態開關元件對應所述的固態開關驅動單元中的一塊小PCB板，所述的儲能單元包含24個并聯的儲能元件，每個儲能元件對應所述的固態開關驅動單元的兩個固態開關元件的放電，所述的續流單元包含20個并聯的續流元件，所述的固態開關單元、儲能單元和續流單元集成在一塊大的PCB載體板上，所述的光電轉換單元的小PCB板、固態開關驅動單元的小PCB板直接焊接在所述的大的PCB載體板上。

所述的變壓器的原邊的漏感要足夠小，線路板的寄生電容也要足夠小，變壓器副邊到普克爾盒之間的同軸傳輸線和BNC連接端子的特性阻抗為50歐姆。

變壓器的初級繞組采用銅加工組件，次級繞組是一根貫穿N個變壓器的空心銅柱，電路板采用直接插入變壓器的初級繞組上的方法。

本發明的技術效果：

本發明基于固態開關的普克爾盒納秒脈沖電源具有生成微小下降的平頂脈沖的能力，多次觸發模式的能力，連續可變的脈沖頻率，可變的脈沖寬度，以及快速的上升和下降時間，初級電壓較低，次級電壓高；外部通過光纖觸發；儲能元件的能量基本保持不變；便于安裝和維修；

附圖說明

圖1為本發明基于固態開關的普克爾盒納秒脈沖電源原理圖。

具體實施方式