專利名稱：高壓脈沖電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及脈沖電源技術領域，特別是一種高壓脈沖電源。 技術背景大功率微波發(fā)射機由調制器、高壓電源控保、主控單元等構成。由于高壓脈沖調制器是大功率微波發(fā)射機的重要組成部分，發(fā)射機的射頻脈沖取決于高壓脈沖調制器，故大功率微波發(fā)射機的主要設計是高壓脈沖調制器和高壓電源的設計。中國專利文獻CN1635703A公開了一種大功率微波功率放大器高壓脈沖電源，提出了一種低壓電源直接產生高壓脈沖電源的方案，具體是一種大功率微波功率放大器高壓脈沖電源，包括驅動電路、絕緣柵雙極晶體管、電容、脈沖變壓器和固態(tài)電源，在驅動電路和脈沖變壓器之間并聯有兩只絕緣柵雙極晶體管IGBT (全稱為hsulated Gate Bipolar Transistor)，驅動電路輸出端與兩絕緣柵雙極晶體管輸入端相連，絕緣柵雙極晶體管與脈沖變壓器之間設有電容；絕緣柵雙極晶體管的電源由固態(tài)電源提供，解決傳統方法中人工線須與速調管阻抗匹配、脈沖寬度做成即不可調、體積重量大的技術問題，該方法控制兩個IGBT分時工作，形成對電容的充放電，作為對電容充放電的開關，利用電容瞬間放電產生大功率脈沖。相對現有技術，該技術方案體積小、性能穩(wěn)定，IGBT的驅動芯片選用的是 EXB841。作為EXB841的專用驅動芯片，EXB841有著很多優(yōu)點，能夠滿足一般用戶的要求， 但在大功率高壓脈沖電源等具有較大電磁干擾的應用場合，其不足之處顯而易見。上述專利文獻應用于大功率高壓脈沖電源，EXB841過流保護閾值過高。通常IGBT在通過額定電流時導通壓降約為3. 5V，而EXB841的過流識別閾值為7. 5V左右，對應電流為IGBT額定電流的2-3倍，此時IGBT已嚴重過流，容易損壞。IGBT在導通的瞬間，會出現電壓尖峰(即電壓尖脈沖)，使得所述IGBT在導通的瞬間振蕩電壓較大，而驅動芯片EXB841的過流識別閾值過大，導致無法及時識別，使得IGBT因嚴重過流而損壞。

實用新型內容為此，本實用新型所要解決的是現有脈沖電源中IGBT瞬間導通出現電壓尖峰帶來的容易損壞IGBT的技術問題，提供一種抑制IGBT導通瞬間電壓振蕩的高壓脈沖電源。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案如下一種高壓脈沖電源，包括驅動單元，包括第一驅動模塊和第二驅動模塊；脈沖變壓單元；絕緣柵雙極晶體管單元，由并聯在所述驅動單元和所述脈沖變壓單元之間的第一絕緣柵雙極晶體管和第二絕緣柵雙極晶體管構成，所述第一驅動模塊的控制信號輸出端與所述第一絕緣柵雙極晶體管的柵極相連；所述第二驅動模塊的控制信號輸出端與所述第二絕緣柵雙極晶體管的柵極相連；基極和發(fā)射極保護電路單元，包括第一基極和發(fā)射極保護電路單元和第二基極和發(fā)射極保護電路單元，所述第一基極和發(fā)射極保護電路單元并聯在所述第一絕緣柵雙極晶體管的基極和發(fā)射極之間；所述第二基極和發(fā)射極保護電路單元并聯在所述第二絕緣柵雙極晶體管的基極和發(fā)射極之間；電容單元，設置在所述絕緣柵雙極晶體管單元與所述脈沖變壓單元之間。所述的高壓脈沖電源每個所述驅動模塊包括絕緣柵雙極晶體管驅動芯片及其外圍驅動電路。所述的高壓脈沖電源還包括并聯在所述第一絕緣柵雙極晶體管集電極和發(fā)射極之間的集電極和發(fā)射極保護電路單元。所述集電極和發(fā)射極保護電路單元包括二極管和限流電阻，所述二極管的正極與所述限流電阻的一端相連，所述二極管的負極與所述電容單元的電容相連，所述限流電阻的另一端接地。本實用新型的上述技術方案相比現有技術具有以下優(yōu)點基極和發(fā)射極保護電路單元形成一個限幅電路，減少基極電荷積累，使IGBT導通速度減慢，降低控制脈沖信號的前后沿陡度，抑制振蕩，減小IGBT基極和發(fā)射極之間的電壓尖峰，進而保護IGBT在導通瞬間不被損壞。

為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據本實用新型的具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中圖1為實用新型高壓脈沖電源一個實施例的結構框圖；圖2為圖1所示高壓脈沖電源一個實施例的電路結構圖。圖中附圖標記表示為20-驅動單元，21-絕緣柵雙極晶體管單元，22-集電極和發(fā)射極保護電路單元，23-電容單元，24-脈沖變壓單元，25-基極和發(fā)射極保護電路單元。
具體實施方式
參見圖1、圖2所示，本實用新型一個實施例的高壓脈沖電源包括驅動單元20、絕緣柵雙極晶體管單元21、集電極和發(fā)射極保護電路單元22、電容單元23、脈沖變壓單元M 和基極和發(fā)射極保護電路單元25。所述驅動單元20由兩個相同的驅動模塊組成，為第一驅動模塊和第二驅動模塊， 所述第一驅動模塊包括電阻R1、R2、R3、R4和R7、三極管附和N2、光電耦合器01、驅動芯片 IC1、極性電容C2、C3、二極管D1。本實用新型中所述驅動芯片ICl和驅動芯片IC2均以型號為EXB841的驅動芯片為例。其中，所述三極管m的基極作為所述第一驅動模塊的控制信號輸入端，所述三極管m的集電極分別與所述三極管N2的基極和所述電阻Rl的一端相連，所述三極管N2的集電極和所述電阻Rl的另一端相連并共同接15V電源，所述三極管N2的發(fā)射極接所述電阻R3的一端和所述電阻R4的一端，所述三極管m的發(fā)射極接所述電阻R2的一端；所述電阻R2的另一端、所述電阻R3的另一端和所述驅動芯片ICl的一個輸入端14相連并共同接地，所述電阻R4的另一端接所述驅動芯片ICl的另一個輸端15，所述驅動芯片ICl的管腳 5與光電耦合器01的管腳2相連，所述光電耦合器01的管腳1通過電阻R7與所述驅動芯片ICl的管腳2相連，并共同接入20V電壓；所述驅動芯片ICl的管腳2接所述極性電容 C2的正極，所述驅動芯片ICl的管腳1接所述極性電容C3的正極，所述驅動芯片ICl的管腳9與所述極性電容C2、極性電容C3的負極相連，并共同接OV電壓，所述驅動芯片ICl的管腳6接所述二極管Dl的正極；所述二極管Dl的負極與第一 IGBTQl的集電極相連；所述驅動芯片ICl的管腳3與電阻R5的一端相連，所述電阻R5的另一端與所述第一 IGBTQl的柵極相連。所述第二驅動模塊包括電阻R9、RIO、RlU R12和R13、三極管N3和N4、光電耦合器02、驅動芯片IC2、極性電容C5、C6、二極管D3。其中，所述的三極管N4的基極作為所述第二驅動模塊的控制信號輸入端，所述三極管N4的集電極分別與所述三極管N3的基極和所述電阻R12的一端相連，所述三極管N3 的集電極和所述電阻R12的另一端相連并共同接15V電源，所述三極管N3的發(fā)射極接所述電阻Rll的一端和所述電阻RlO的一端，所述三極管N4的發(fā)射極接所述電阻R13的一端； 所述電阻R13的另一端、所述電阻Rll的另一端和所述驅動芯片IC2的一個輸入端14相連并共同接地；所述電阻RlO的另一端接所述驅動芯片IC2的另一個輸入端15，所述驅動芯片IC2的管腳5與光電耦合器02的管腳2相連；所述光電耦合器02的管腳1通過電阻R9 與所述驅動芯片IC2的管腳2相連，并共同接入20V電壓；所述驅動芯片IC2的管腳2接所述極性電容C6的正極，所述驅動芯片IC2的管腳1接所述極性電容C5的正極，所述驅動芯片IC2的管腳9與所述極性電容C6、極性電容C5的負極相連，并共同接OV電壓；所述驅動芯片IC2的管腳6接所述二極管D3的正極，所述二極管D3的負極與所述第二 IGBTQ2的集電極相連；所述驅動芯片IC2的管腳3與電阻R14的一端相連，所述電阻14的另一端與所述第二 IGBTQ2的柵極相連。所述絕緣柵雙極晶體管單元21包括第一 IGBTQl和第二 IGBTQ2、電阻R5和R14。 所述第二 IGBTQ2的集電極通過電阻R16接500V電壓，發(fā)射極與和所述第一 IGBTQl的集電極相連，并共同接所述電容Cl的一端，所述第一 IGBTQl的發(fā)射極接地。所述第一 IGBTQl 和所述第二 IGBTQ2電源均在28 500V可選。所述集電極和發(fā)射極保護電路單元22包括二極管D2和與所述二極管D2串聯的電阻R6，所述二極管D2的負極與所述電容Cl的另一端相連，所述二極管D2正極通過電阻 R6接地。所述基極和發(fā)射極保護電路單元25包括第一基極和發(fā)射極保護電路單元和第二基極和發(fā)射極保護電路單元，所述第一基極和發(fā)射極保護電路單元并聯在所述第一 IGBT Ql的基極和發(fā)射極之間，包括兩個串聯對接的穩(wěn)壓二極管Zl、Z2和電阻R8，穩(wěn)壓二極管 Z2正極接第一 IGBTQl的柵極，所述穩(wěn)壓二極管Z2正極接地，所述電阻R8接于所述第一 IGBTQl的基極和發(fā)射極之間。所述第二基極和發(fā)射極保護電路單元并聯在所述第二 IGBT Q2的基極和發(fā)射極之間，包括兩個串聯對接的穩(wěn)壓二極管Z3、TA和電阻R15，穩(wěn)壓二極管TA正極接第二 IGBTQ2 的柵極，所述穩(wěn)壓二極管Z3正極接地，所述電阻R15接于所述第二 IGBTQ2的基極和發(fā)射極之間。所述脈沖變壓單元M包括脈沖變壓器T，所述脈沖變壓單元M的輸入端接所述二極管D2的負極，另一端接地，輸出端為高壓脈沖電源輸出端。本實用新型的微波高壓脈沖電源工作過程具體論述如下所述驅動單元20接入兩個脈沖電源控制信號，通過所述驅動芯片IC1、驅動芯片IC2，控制所述第一 IGBTQl和第二 IGBTQ2分時開通和關斷。若第一 IGBTQl和第二 IGBTQ2同時導通，在導通的瞬間振蕩電
5壓過大，會出現電壓尖峰(即電壓尖脈沖)，所述第一基極和發(fā)射極保護電路單元和所述第二基極和發(fā)射極保護電路單元各自形成限幅電路，所述電阻R8和所述電阻R15防止基極電荷積累，所述串聯對接的穩(wěn)壓二極管Zl、Z2和所述串聯對接的穩(wěn)壓二極管Z3、Z4防止基極電壓出現尖峰，所述電阻R5和所述電阻R14使第一 IGBTQl和第二 IGBTQ2導通速度減慢， 降低控制脈沖的前后沿陡度，抑制振蕩，減小第一 IGBTQl和第二 IGBTQ2基極和發(fā)射極之間的電壓尖峰。這樣，保證所述絕緣柵雙極晶體管單元21的第一 IGBTQl和第二 IGBTQ2分時工作，形成對所述電容單元23的電容Cl的充放電，利用所述電容Cl的瞬間放電產生大功率脈沖作為輸出。所述保護單元22增加所述第一 IGBTQl和第二 IGBTQ2的耐壓性，大大提高它們的安全性，起到保護所述第一 IGBTQl和所述第二 IGBTQ2的作用。 顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
權利要求1.一種高壓脈沖電源，其特征在于，包括驅動單元，包括第一驅動模塊和第二驅動模塊；脈沖變壓單元；絕緣柵雙極晶體管單元，由并聯在所述驅動單元和所述脈沖變壓單元之間的第一絕緣柵雙極晶體管和第二絕緣柵雙極晶體管構成，所述第一驅動模塊的控制信號輸出端與所述第一絕緣柵雙極晶體管的柵極相連；所述第二驅動模塊的控制信號輸出端與所述第二絕緣柵雙極晶體管的柵極相連；基極和發(fā)射極保護電路單元，包括第一基極和發(fā)射極保護電路單元和第二基極和發(fā)射極保護電路單元，所述第一基極和發(fā)射極保護電路單元并聯在所述第一絕緣柵雙極晶體管的基極和發(fā)射極之間；所述第二基極和發(fā)射極保護電路單元并聯在所述第二絕緣柵雙極晶體管的基極和發(fā)射極之間；電容單元，設置在所述絕緣柵雙極晶體管單元與所述脈沖變壓單元之間。
2.如權利要求1所述的高壓脈沖電源，其特征在于，每個所述驅動模塊包括絕緣柵雙極晶體管驅動芯片及其外圍驅動電路。
3 .如權利要求2所述的高壓脈沖電源，其特征在于，還包括并聯在所述第一絕緣柵雙極晶體管集電極和發(fā)射極之間的集電極和發(fā)射極保護電路單元。
4.如權利要求3所述的高壓脈沖電源，其特征在于，所述集電極和發(fā)射極保護電路單元包括二極管和限流電阻，所述二極管的正極與所述限流電阻的一端相連，所述二極管的負極與所述電容單元的電容相連，所述限流電阻的另一端接地。
專利摘要一種高壓脈沖電源，包括驅動單元,包括第一驅動模塊和第二驅動模塊；脈沖變壓單元；絕緣柵雙極晶體管單元，由并聯在所述驅動單元和所述脈沖變壓單元之間的第一絕緣柵雙極晶體管和第二絕緣柵雙極晶體管構成；基極和發(fā)射極保護電路單元，包括第一基極和發(fā)射極保護電路單元和第二基極和發(fā)射極保護電路單元；電容單元，設置在所述絕緣柵雙極晶體管單元與所述脈沖變壓單元之間。基極和發(fā)射極保護電路單元形成一個限幅電路，減小基極電荷積累，抑制基極電壓出現尖峰，使絕緣柵雙極晶體管導通速度減慢，降低控制脈沖信號的前后沿陡度，抑制振蕩。
文檔編號H02H9/04GK202231633SQ20112037386
公開日2012年5月23日 申請日期2011年10月8日 優(yōu)先權日2011年10月8日
發(fā)明者崔建勛 申請人:崔建勛