[實用新型]一種具有亞微秒量級上升和下降沿的脈沖高壓電路

有效

• 申請號: 201720436780.3
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN206650599U
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 劉志珍;常鳴;張培旭;楊洪廣
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: H02M9/02
• 分類號: H02M9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種脈沖高壓電源電路，具體涉及一種具有亞微秒量級上升和下降沿的脈沖高壓電路，屬于中子測井等核技術應用與相關領域所用小直徑中子發生器的密封中子管離子源陽極高壓及核物理實驗等科學研究應用儀器的專用電源。

背景技術

密封中子管是可滿足各類中子技術應用要求的高性能可控中子發生器的核心部件，具有小型加速器的緊湊結構特征，一般采用小體積的潘寧氣體離子源，其陽極需施加1200V至2500V幅值的高壓電源。

氘氚聚變產生14MeV高能中子，與待測物質中特征核素發生非彈碰撞并發射特征γ射線，隨后在慢化過程發生輻射俘獲和活化反應也發射特征γ射線，可用于特征元素的檢測分析；通常高能中子僅約10μS后即慢化而發生俘獲反應。采用上升沿和下降沿時間為亞微秒量級的脈沖陽極高壓，實現方波式脈沖中子發射模式，從而滿足上述快熱中子分析應用要求。

對于石油測井、鈾礦勘探等井下中子分析應用，所用小直徑(Φ18至Φ25mm)密封中子管須配備小型化的陽極脈沖高壓電源。

對于核物理實驗等科學研究，需提供數字化脈沖中子源，實現不同中子脈沖數及多種脈沖占空比組合條件下的中子分析實驗要求。

目前國內外市場尚未能采購滿足上述應用的電源產品；因此，研制亞微秒量級上升和下降沿的數字化脈沖高壓電源具有重要現實意義。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種電路結構簡單，能夠滿足中子發生器全部應用場所需要并適用于小型化中子發生器的具有亞微秒量級上升和下降沿的脈沖高壓電路。

本實用新型的技術方案如下：一種具有亞微秒量級上升和下降沿的脈沖高壓電路，包括逆變變壓直流高壓調節電路單元及半橋驅動斬波電路單元，所述的逆變變壓直流高壓調節電路單元輸出直流高壓，所述的半橋驅動斬波電路單元包括與波形發生器相連接的雙路NMOS管和雙路MOSFET管，雙路NMOS管產生斬波脈沖，驅動雙路MOSFET管對逆變變壓直流高壓調節電路單元輸出的直流高壓進行推挽斬波，輸出上升沿和下降沿陡化的脈沖高壓。

進一步，如上所述的具有亞微秒量級上升和下降沿的脈沖高壓電路，其中，所述的逆變變壓直流高壓調節電路單元包括依次連接的直流電壓數字化調節電路模塊、高頻變壓器、整流濾波模塊，所述的直流電壓數字化調節電路模塊產生的低壓直流電經高頻變壓器升壓后，通過整流濾波模塊整流得到直流高壓。

進一步，如上所述的具有亞微秒量級上升和下降沿的脈沖高壓電路，其中，所述的高頻變壓器為采用推挽驅動的高頻變壓器。

本實用新型的有益效果如下：本實用新型提供的脈沖高壓電路通過直流電壓數字化調節電路模塊實現逆變變壓輸入電壓的控制，可在0至2500V范圍內連續調節輸出直流高壓幅值。本實用新型通過雙路推挽驅動斬波可得到上升沿和下降沿不超過500ns的脈沖高壓；通過斬波脈沖的數字化調節，可控制輸出高壓脈沖的頻率、脈寬及輸出脈沖數量，并可輸出多種波形的復合脈沖。

附圖說明

圖1為本實用新型具有亞微秒量級上升和下降沿的脈沖高壓電路的原理框圖；

圖2為本實用新型直流電壓數字化調節電路模塊的電路圖；

圖3為本實用新型半橋驅動斬波電路單元的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。

本實用新型提供了一種新型的具有微秒量級上升和下降沿的數字化脈沖高壓電路，是一種可以滿足中子發生器全部應用場所需要并適用于小型化中子發生器的陽極脈沖高壓電源。本實用新型采用低壓直流供電工作，輸出脈沖幅度、頻率和脈寬均可調節，最重要的是使輸出高壓脈沖的上升沿、下降沿均小于500nS，以滿足中子發生器對于陽極高壓脈沖電源的要求。

如圖1所示，具有微秒量級上升和下降沿的數字化脈沖高壓電路主要包括逆變變壓直流高壓調節電路單元及半橋驅動斬波電路單元。所述的逆變變壓直流高壓調節電路單元主要包括直流電壓數字化調節電路模塊以及采用推挽驅動的高頻變壓器與整流濾波模塊。所述的半橋驅動斬波電路包括與波形發生器相連接的雙路NMOS管和雙路MOSFET管，主要通過雙路NMOS管產生斬波脈沖，驅動雙MOSFET管對逆變變壓直流高壓調節電路單元輸出的直流高壓進行推挽斬波，輸出上升沿和下降沿陡化的脈沖高壓。