可控高速高壓脈沖電源研究.pdf

1、高壓脈沖電源在激光技術(shù)、電火花加工、脈沖電鍍、電弧焊接等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。在激光技術(shù)領(lǐng)域，為了得到峰值功率高，脈沖寬度窄的激光脈沖，通常采用調(diào)Q激光模式工作，這樣就需要在調(diào)Q晶體上加數(shù)千伏的高壓脈沖。由于調(diào)Q電源對脈沖的寬度及上升沿和下降沿有著特殊的要求，并且應(yīng)用領(lǐng)域相對較窄，使得國內(nèi)外研究相對較少，價(jià)格昂貴，成本較高。本文根據(jù)調(diào)Q CO2激光器的要求，設(shè)計(jì)了一種以功率MOSFET為開關(guān)器件的高速高壓脈沖電源。
　　本文首先介

2、紹了功率 MOSFET的工作原理，分析了它的模型參數(shù)，設(shè)計(jì)了基于H橋的驅(qū)動及開關(guān)電路和基于推挽電路的驅(qū)動及開關(guān)電路。并且制作完成了基于FPGA并采用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)方式的信號發(fā)生電路，觸發(fā)信號頻率數(shù)1k~10k可調(diào)和以及脈寬為500ns-2000ns可調(diào)。還設(shè)計(jì)了多個(gè)MOSFET級聯(lián)的高壓開關(guān)電路和脈沖變壓器。其中高壓開關(guān)電路提高了脈沖的電壓幅值，而脈沖變壓器實(shí)現(xiàn)電氣隔離和同步多路觸發(fā)信號，每路觸發(fā)信號控制一個(gè)單元電路的開與關(guān)。
　　然

3、后根據(jù)開關(guān)電路驅(qū)動的具體要求，設(shè)計(jì)了多路隔離的低壓直流電源，其輸出電壓可調(diào)，從而為整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定工作提供了保障。采用現(xiàn)有的模塊搭建了輸出電壓1000V的高壓直流電源，同時(shí)大大縮小了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的體積。
　　實(shí)驗(yàn)測得了該電路系統(tǒng)在不同電壓及負(fù)載上的脈沖波形。在負(fù)載為1k?，高壓直流電壓為1000V時(shí)，測試結(jié)果為脈沖寬度在500-2000ns可調(diào)，脈沖的上升沿和下降沿在150ns左右，能夠滿足調(diào)Q CO2激光器的設(shè)計(jì)要求。
　　本文設(shè)