專利名稱：電感儲(chǔ)能微秒級(jí)高功率脈沖電流源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電流源，尤其是一種電感儲(chǔ)能微秒級(jí)高功率脈沖電流源。
背景技術(shù)：
目前，高能物理、核聚變研究領(lǐng)域廣泛使用高壓脈沖電源，特別是對(duì)于離子源 性質(zhì)的負(fù)載，由于其伏安特性為負(fù)阻性質(zhì)，且等離子體放電的物理過程在幾十納秒量級(jí) 之短，既要求電源系統(tǒng)有良好的穩(wěn)態(tài)電流特性，又要求其具備極快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。傳統(tǒng)的高壓脈沖電源一般采用MARX發(fā)生器或PFN產(chǎn)生高壓脈沖輸出，它們都 是電壓源輸出，沒有良好的電流輸出特性。目前也有采用基于快速電流反饋的高頻電源 實(shí)現(xiàn)脈沖電流輸出，但是僅限于毫秒級(jí)的脈寬和百微秒級(jí)的響應(yīng)時(shí)間，無法滿足快脈沖 的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有良好的恒流特性、響應(yīng)時(shí)間短的電感儲(chǔ)能 微秒級(jí)高功率脈沖電流源。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案一種電感儲(chǔ)能微秒級(jí)高功 率脈沖電流源，包括電感充電電路、電感放電電路和箝位電路，所述的電感充電電路是 由勵(lì)磁電源V2、電感L和開關(guān)管組成的串聯(lián)回路，所述的電感放電電路是由負(fù)載、續(xù)流 二極管Dl和電感L組成的串聯(lián)回路，所述的箝位電路跨接在電感充電電路上。由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型在勵(lì)磁電源V2發(fā)出的觸發(fā)脈沖的激勵(lì)下，通 過開關(guān)管對(duì)電感L儲(chǔ)能，電感L的電流線性上升，當(dāng)電感L的電流上升至設(shè)定值時(shí)，開 關(guān)管關(guān)斷，因而電感L的電流經(jīng)續(xù)流二極管Dl向負(fù)載釋放，若負(fù)載呈現(xiàn)高阻態(tài)，則輸出 電壓被箝位電路箝住，待高壓引弧成功，電感L的電流流經(jīng)負(fù)載。本實(shí)用新型可以在負(fù) 阻性負(fù)載上產(chǎn)生電流可控的高功率脈沖電源，并且引弧電壓可以調(diào)節(jié)；本實(shí)用新型不僅 具有很好的恒流特性，而且能迅速對(duì)等離子體弧產(chǎn)生響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)引弧和恒流的超快速切 換。

圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
一種電感儲(chǔ)能微秒級(jí)高功率脈沖電流源，包括電感充電電路1、電感放電電路和 箝位電路2，所述的電感充電電路1是由勵(lì)磁電源V2、電感L和開關(guān)管組成的串聯(lián)回路， 勵(lì)磁電源V2為電感L注入磁場(chǎng)能量。所述的電感放電電路是由負(fù)載、續(xù)流二極管Dl和 電感L組成的串聯(lián)回路，所述的箝位電路2跨接在電感充電電路1上，如圖1所示。所 述的開關(guān)管包括場(chǎng)效應(yīng)管Si，以及由多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管串聯(lián)組成的場(chǎng)效應(yīng)管S2，在本實(shí)用新型中，所述的場(chǎng)效應(yīng)管S2由3 5個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管串聯(lián)而成，勵(lì)磁電源V2、開關(guān)管Si、電 感L以及場(chǎng)效應(yīng)管S2組成串聯(lián)回路。場(chǎng)效應(yīng)管Sl用于控制電感L儲(chǔ)能的大小，場(chǎng)效應(yīng) 管S2在閉合時(shí)和場(chǎng)效應(yīng)管Sl共同為電感L勵(lì)磁，關(guān)斷時(shí)電感L能量向負(fù)載釋放。如圖1所示，所述的勵(lì)磁電源V2的正極與場(chǎng)效應(yīng)管Sl的漏極相連，場(chǎng)效應(yīng)管 Sl的柵極接用于控制場(chǎng)效應(yīng)管Sl關(guān)斷或閉合的驅(qū)動(dòng)電路，場(chǎng)效應(yīng)管Sl的源極接電感L 的一端，電感L的另一端接場(chǎng)效應(yīng)管S2的漏極，場(chǎng)效應(yīng)管S2的柵極接用于控制場(chǎng)效應(yīng)管 S2關(guān)斷或閉合的驅(qū)動(dòng)電路，場(chǎng)效應(yīng)管S2的源極接勵(lì)磁電源V2的負(fù)極。所述的負(fù)載為負(fù) 阻性的負(fù)載，如等離子體弧，等離子體負(fù)載并接在場(chǎng)效應(yīng)管S2上，所述的續(xù)流二極管Dl 的負(fù)極接在場(chǎng)效應(yīng)管Sl的源極與電感L之間，續(xù)流二極管Dl的正極接在勵(lì)磁電源V2的 負(fù)極與場(chǎng)效應(yīng)管S2的源極之間。所述的箝位電路2包括可調(diào)箝位電壓源VI，可調(diào)箝位 電壓源Vl使脈沖電流源的空載電壓箝位于可控范圍之內(nèi)，可調(diào)箝位電壓源Vl的正極接 箝位二極管D2的負(fù)極，箝位二極管D2的正極接場(chǎng)效應(yīng)管S2的漏極，所述可調(diào)箝位電壓 源Vl的負(fù)極接勵(lì)磁電源V2的負(fù)極。箝位二極管D2在輸出空載時(shí)配合可調(diào)箝位電壓源 Vl對(duì)輸出電壓進(jìn)行箝位。在工作時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管S2處于常閉狀態(tài)，平時(shí)輸出被短接，因此無輸出電壓電 流。當(dāng)激勵(lì)脈沖到來時(shí)，勵(lì)磁電源V2通過場(chǎng)效應(yīng)管Sl和場(chǎng)效應(yīng)管S2為電感L勵(lì)磁， 電感L的電流因此線性上升，經(jīng)過幾十毫秒的勵(lì)磁時(shí)間，電感L的電流到達(dá)設(shè)定的脈沖電 流峰值時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管S2和場(chǎng)效應(yīng)管S2同時(shí)斷開，電感L感應(yīng)出的高壓被可調(diào)箝位電壓源 Vl和箝位二極管D2所箝位，當(dāng)高壓引弧成功時(shí)，電感L的電流流經(jīng)負(fù)載，即等離子體， 維持脈沖周期內(nèi)的等離子體弧。在引弧之前，負(fù)載等效為空載，則電感L的電流由箝位 二極管D2返回至電壓源，箝位電壓可調(diào)，從而使得輸出空載電壓連續(xù)可調(diào)，引弧后，負(fù) 載呈低阻態(tài)，箝位二極管D2截止。
權(quán)利要求1.一種電感儲(chǔ)能微秒級(jí)高功率脈沖電流源，其特征在于包括電感充電電路(1)、電 感放電電路和箝位電路(2)，所述的電感充電電路⑴是由勵(lì)磁電源V2、電感L和開關(guān) 管組成的串聯(lián)回路，所述的電感放電電路是由負(fù)載、續(xù)流二極管Dl和電感L組成的串聯(lián) 回路，所述的箝位電路(2)跨接在電感充電電路(1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感儲(chǔ)能微秒級(jí)高功率脈沖電流源，其特征在于所述的 開關(guān)管包括場(chǎng)效應(yīng)管Si，以及由多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管串聯(lián)組成的場(chǎng)效應(yīng)管S2，勵(lì)磁電源V2、開 關(guān)管Si、電感L以及場(chǎng)效應(yīng)管S2組成串聯(lián)回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電感儲(chǔ)能微秒級(jí)高功率脈沖電流源，其特征在于所述的 勵(lì)磁電源V2的正極與場(chǎng)效應(yīng)管Sl的漏極相連，場(chǎng)效應(yīng)管Sl的柵極接驅(qū)動(dòng)電路，場(chǎng)效應(yīng) 管Sl的源極接電感L的一端，電感L的另一端接場(chǎng)效應(yīng)管S2的漏極，場(chǎng)效應(yīng)管S2的柵 極接驅(qū)動(dòng)電路，場(chǎng)效應(yīng)管S2的源極接勵(lì)磁電源V2的負(fù)極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電感儲(chǔ)能微秒級(jí)高功率脈沖電流源，其特征在于所述 的負(fù)載為等離子體，等離子體并接在場(chǎng)效應(yīng)管S2上，所述的續(xù)流二極管Dl的負(fù)極接在 場(chǎng)效應(yīng)管Sl的源極與電感L之間，續(xù)流二極管Dl的正極接在勵(lì)磁電源V2的負(fù)極與場(chǎng)效 應(yīng)管S2的源極之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電感儲(chǔ)能微秒級(jí)高功率脈沖電流源，其特征在于所述 的箝位電路(2)包括可調(diào)箝位電壓源VI，可調(diào)箝位電壓源Vl的正極接箝位二極管D2的 負(fù)極，箝位二極管D2的正極接場(chǎng)效應(yīng)管S2的漏極，所述可調(diào)箝位電壓源Vl的負(fù)極接勵(lì) 磁電源V2的負(fù)極。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電感儲(chǔ)能微秒級(jí)高功率脈沖電流源，其特征在于所述的 場(chǎng)效應(yīng)管S2由3 5個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管串聯(lián)而成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電感儲(chǔ)能微秒級(jí)高功率脈沖電流源，包括電感充電電路、電感放電電路和箝位電路，所述的電感充電電路是由勵(lì)磁電源V2、電感L和開關(guān)管組成的串聯(lián)回路，所述的電感放電電路是由負(fù)載、續(xù)流二極管D1和電感L組成的串聯(lián)回路，所述的箝位電路跨接在電感充電電路上。本實(shí)用新型可以在負(fù)阻性負(fù)載上產(chǎn)生電流可控的高功率脈沖電源，并且引弧電壓可以調(diào)節(jié)；本實(shí)用新型不僅具有很好的恒流特性，而且能迅速對(duì)等離子體弧產(chǎn)生響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)引弧和恒流的超快速切換。
文檔編號(hào)H02M9/02GK201805367SQ20102050905
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者陳滋健 申請(qǐng)人:合肥華耀電子工業(yè)有限公司