專利名稱：高重復(fù)率合成脈沖電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬脈沖電源，是一種高重復(fù)率脈沖電源，可用于固體激光器、氣體激光器、脈沖調(diào)制器、加速器、微波技術(shù)等方面。
現(xiàn)有的重復(fù)率脈沖電源，如

圖1，主要由供電變壓器1，整流二極管2，儲(chǔ)能電容3和可控開關(guān)4組成，它的重復(fù)率主要受電路充放電時(shí)間常數(shù)和放電開關(guān)自身極限工作頻率的限制。當(dāng)然，開關(guān)實(shí)際的極限工作頻率通常還與電路結(jié)構(gòu)有關(guān)。在常規(guī)的可控硅或充氫閘流管電路中，都會(huì)迂到充放電時(shí)間常數(shù)和放電開關(guān)自身極限工作頻率的限制。
本發(fā)明的目的是，克服電路充放電時(shí)間常數(shù)和放電開關(guān)極限工作頻率的限制，提高電路的重復(fù)頻率，提供一種高重復(fù)率脈沖電源。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是采用現(xiàn)有技術(shù)中的重復(fù)率脈沖電路作為本方案中的一路組合而成，即整個(gè)電源主要由N(N≥2)路重復(fù)率脈沖電路，P(1≤P≤N)只供電變壓器和一個(gè)同步延時(shí)觸發(fā)脈沖電路組成，具體地說(shuō)，N只整流二極管，N只儲(chǔ)能電容，N只可控開關(guān)組成N路重復(fù)率脈沖電路，所說(shuō)的P只供電變壓器向所說(shuō)的N路重復(fù)率脈沖電路供電，所說(shuō)的同步延時(shí)觸發(fā)脈沖電路控制該N路重復(fù)率脈沖電路的可控開關(guān)，使每路依次充放電并通過(guò)輸出脈沖共電極輸出高重復(fù)率電脈沖。
所說(shuō)的供電變壓器最好采用漏感變壓器，這樣，在過(guò)流時(shí)可以降低變壓器輸出電壓，以保護(hù)線路的裝置不被損壞。
在本發(fā)明的高重復(fù)率合成脈沖電源中，所說(shuō)的供電變壓器數(shù)P＝1，即由一臺(tái)變壓器通過(guò)充電共電極向N路重復(fù)率脈沖電路供電，對(duì)小容量的電源是很適合的。
在本發(fā)明的高重復(fù)率合成脈沖電源中，所說(shuō)的供電變壓器數(shù)P＝N，即每路重復(fù)率脈沖電路用一臺(tái)供電變壓器一一對(duì)應(yīng)供電，這對(duì)于大容量的高重復(fù)率脈沖電源來(lái)說(shuō)，可用小容量的供電變壓器來(lái)代替大容量的供電變壓器，顯然，降低了制造技術(shù)的難度。
一般情況下，供電變器數(shù)為P(1＜P＜N)，即P臺(tái)變壓器向P組電路(共N路)分別共電極充電。例如P＝3，即由三臺(tái)供電變壓器分別向三組(每組N/3路電路)重復(fù)率脈沖電路共電極充電，特別適用于三相電源供電的情況，可以避免造成電網(wǎng)的不平衡。
所說(shuō)的儲(chǔ)能電容可以是同容量的，也可以不同容量。相同時(shí)，特別是每路的電參數(shù)相同時(shí)，合成的高重復(fù)率電脈沖為等幅電脈沖；根據(jù)輸出一系列電脈沖幅度的需要，依照放電順序選取儲(chǔ)能電容的電容量，可得到按時(shí)間分布的周期性的非等幅能量脈沖序列。
N路重復(fù)率脈沖電路由一個(gè)同步延時(shí)觸發(fā)脈沖電路來(lái)控制各路可控開關(guān)，以便可靠地順序放電，同步延時(shí)觸發(fā)脈沖電路可以任選(參見(jiàn)電機(jī)工程手冊(cè))。選取不同的同步延時(shí)觸發(fā)脈沖電路，可以使整個(gè)電源工作在連續(xù)脈沖輸出狀態(tài)，也可以工作在間歇脈沖輸出狀態(tài)。即控制輸出若干脈沖后，停止一段時(shí)間，再輸出同樣數(shù)量的脈沖。這種狀態(tài)對(duì)激光打孔，融蝕等場(chǎng)合，用若干脈沖代替原來(lái)的一個(gè)脈沖，有利于提高激光能量耦合效率。
本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)1.由于N路重復(fù)率脈沖電路共電極輸出，整個(gè)電路的充放電時(shí)間，只取決于單路的充電時(shí)間常數(shù)或放電時(shí)間常數(shù)，因而提高了合成輸出脈沖的重復(fù)率脈沖極限。
2.由于N路重復(fù)率脈沖電路共電極輸出，當(dāng)N路中某一電路開關(guān)動(dòng)作所輸出的脈沖電壓，對(duì)于前一個(gè)開關(guān)動(dòng)作的完畢的電路，施加了一個(gè)高的反向阻斷電壓，這對(duì)可控硅而言，增加了一個(gè)阻斷條件，加速了阻斷。這在單個(gè)電路中工作的開關(guān)通常是不具備的。由于這一條件的出現(xiàn)，使開關(guān)的實(shí)際的極限工作頻率得以提高，具有提高整機(jī)可靠性的功能。
3.可以采用常規(guī)低頻可控元件作開關(guān)，來(lái)獲得高重復(fù)率脈沖輸出。
4.供電變壓器可由一臺(tái)變壓器或若干臺(tái)變壓器供電，可以使大容量變壓器的制造轉(zhuǎn)化為若干臺(tái)較小容量變壓器的制造，降低了制造技術(shù)的難度。
5.由于采用漏感變壓器，電源具有過(guò)載保護(hù)功能。
6.可以根據(jù)需要改變N路中各個(gè)儲(chǔ)能電容的容量，以獲得按時(shí)間分布的周期性脈沖，這是單路所無(wú)法滿足的。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是已有的單路重復(fù)率脈沖電路原理圖。
圖2是本發(fā)明的原理圖。
圖3是圖2中同步延時(shí)觸發(fā)脈沖電路的方框圖。
圖中，1-供電變壓器，2-整流二極管，3-儲(chǔ)能電容，4-可控硅開關(guān)，5-輸出脈沖共電極，6-充電共電極，7-同步延時(shí)觸發(fā)脈沖電路，8-巔峰變壓器，9-計(jì)數(shù)電路，10-單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路，11-放大電路，12-功率放大隔離電路，13-連續(xù)或間歇輸出狀態(tài)的轉(zhuǎn)換開關(guān)。
圖2和圖3構(gòu)成本發(fā)明的一種實(shí)施例P＝1，N＝4的高重復(fù)率合成脈沖電源。供電變壓器采用漏感變壓器，采用CN87201104專利所述的單路重復(fù)率脈沖電路共四路。其脈沖重復(fù)率達(dá)2000次/秒，它的工作過(guò)程是供電變壓器1接通電源后，即通過(guò)供電變壓器1和充電共電極6對(duì)每路儲(chǔ)能電容3充電。由巔峰變壓器8輸出序列脈沖，經(jīng)計(jì)數(shù)電路9分頻，分頻數(shù)即間歇時(shí)間，分頻后輸出脈沖觸發(fā)單穩(wěn)延時(shí)電路10輸出矩形波，經(jīng)放大電路11微分放大后分兩路輸出，其中一路經(jīng)功率放大隔離電路12去觸發(fā)圖2中A路的可控硅開關(guān)4，A路的儲(chǔ)能電容3通過(guò)回路放電，在輸出脈沖共電極5立即輸出一個(gè)脈沖；另一路輸出觸發(fā)下一個(gè)單穩(wěn)延時(shí)電路10，輸出矩形波，經(jīng)放大電路11微分放大后又分成兩路，一路經(jīng)功率放大隔離電路12去觸發(fā)圖2中的B路的可控硅開關(guān)4，B路的儲(chǔ)能電容3通過(guò)回路放電，在輸出脈沖共電極5又輸出一個(gè)脈沖，同時(shí)這個(gè)脈沖對(duì)A路的可控硅開關(guān)4來(lái)說(shuō)提供了一個(gè)高的反向阻斷電壓，使A路放電立即停止。重復(fù)上述過(guò)程直至C路。D路的可控硅開關(guān)4都觸發(fā)放電在輸出脈沖共電極5上輸出脈沖。待計(jì)數(shù)電路9輸入下一個(gè)脈沖后又重復(fù)上述過(guò)程，這就構(gòu)成了間歇工作狀態(tài)。如果將開關(guān)13合上并斷開巔峰變壓器8電源輸入，則形成循環(huán)觸發(fā)，輸出連續(xù)脈沖。改變單穩(wěn)延時(shí)電路的延時(shí)，則可調(diào)整本發(fā)明電源輸出脈沖的重復(fù)率。
權(quán)利要求
1.一種高重復(fù)率合成脈沖電源，其特征在于該電源由N(N≥2)只整流二極管2，N只儲(chǔ)能電容3，N只可控硅開關(guān)，組成的N路重復(fù)率脈沖電路，P(1≤P≤N)只供電變壓器1，和同步延時(shí)觸發(fā)脈沖電路7組成，所說(shuō)的供電變壓器向所說(shuō)的N路重復(fù)率脈沖電路供電，在所說(shuō)的同步延時(shí)觸發(fā)脈沖電路7的控制下，N路重復(fù)率脈沖電路依次充放電并通過(guò)輸出脈沖共電極5輸出高重復(fù)率脈沖。
2.按照權(quán)利要求1的合成脈沖電源，其特征在于所說(shuō)的供電變壓器為漏感變壓器。
3.按照權(quán)利要求2的合成脈沖電源，其特征在于所說(shuō)的供電變壓器數(shù)P＝1，即由一臺(tái)供電變壓器通過(guò)充電共電極6向N路重復(fù)率脈沖電路供電。
4.按照權(quán)利要求2的合成脈沖電源，其特征在于所說(shuō)的供電變壓器數(shù)P＝N，即N路重復(fù)率脈沖電路每路均由各自的供電變壓器單獨(dú)供電。
5.按照權(quán)利要求2的合成脈沖電源，其特征在于所說(shuō)的供電變壓器數(shù)P＝3，分別通過(guò)3個(gè)充電共電極6向3組(共N路)重復(fù)率脈沖電路供電。
6.按照權(quán)利要求3.4.5的合成脈沖電源，其特征在于所說(shuō)的儲(chǔ)能電容的容量不相同。
7.按照權(quán)利要求3.4.5的合成脈沖電源，其特征在于所說(shuō)的同步延時(shí)觸發(fā)脈沖電路7由巔峰變壓器8，計(jì)數(shù)電路9，單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路10，放大電路11，功率放大隔離電路12和轉(zhuǎn)換開關(guān)13組成。
全文摘要
一種高重復(fù)率合成脈沖電源，其構(gòu)成是N(N≥2)路由整流二極管。儲(chǔ)能電容和可控開關(guān)構(gòu)成的重復(fù)率脈沖電路，P(1≤P≤N)只供電變壓器和一個(gè)同步延時(shí)觸發(fā)脈沖電路。所說(shuō)的供電變壓器向N路重復(fù)率脈沖電路供電，在同步延時(shí)觸發(fā)脈沖電路的控制下，N路重復(fù)率脈沖電路依次充放電并通過(guò)輸出脈沖共電極輸出高重復(fù)率脈沖。最大的特點(diǎn)是可用低頻可控硅元件作開關(guān)獲得連續(xù)的或間歇的高重復(fù)率脈沖，也可獲得按時(shí)間分布的不同能量脈沖序列。
文檔編號(hào)H03K3/64GK1055093SQ90102820
公開日1991年10月2日 申請(qǐng)日期1990年3月20日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月20日
發(fā)明者茅建華, 蔡希潔 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所