一種納秒級(jí)可控電源的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種納秒級(jí)可控電源，由FPGA、脈沖變壓器、驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電路、高壓直流模塊、低壓直流模塊、保護(hù)電路、負(fù)載構(gòu)成。該系統(tǒng)首先由FPGA提供觸發(fā)脈沖信號(hào)，經(jīng)脈沖變壓器隔離并同步傳送到驅(qū)動(dòng)電路中，將脈沖信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路工作，并將高壓直流斬成高壓脈沖輸出供給負(fù)載,低壓直流電源分別與FPGA和驅(qū)動(dòng)電路連接，保護(hù)電路與開(kāi)關(guān)電路連接,低壓直流電源是為整個(gè)電源系統(tǒng)提供工作電源的，保護(hù)電路則是為了防止開(kāi)關(guān)電路損壞，保護(hù)電源系統(tǒng)正常工作。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種納秒級(jí)可控電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一新型電源，利用FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)為其提供高速窄脈沖(納秒級(jí))信號(hào)的脈沖電源，選擇MOSFET作為整個(gè)脈沖電源系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)管，其輸出脈沖的上升沿和下降沿都控制在納秒級(jí)別。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的脈沖電源系統(tǒng)輸出脈沖的反應(yīng)時(shí)間大多數(shù)是在微妙級(jí)別的，也就是其輸出的脈沖的上升沿和下降沿的反應(yīng)時(shí)間都是微妙級(jí)的，而納秒級(jí)可控脈沖電源則是采用FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)為整個(gè)脈沖電源系統(tǒng)提供納秒級(jí)的脈沖控制信號(hào)。直流斬波法指的是在將電力電子器件作為開(kāi)關(guān)器件，利用其高速的開(kāi)關(guān)性能，改變開(kāi)關(guān)的動(dòng)作頻率，或改變直流電接通和斷開(kāi)的時(shí)間比例，就可以改變加到負(fù)載上的電壓、電流平均值。納秒級(jí)可控電源就是利用直流斬波原理來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖電源輸出的一種電源，具有脈沖參數(shù)容易調(diào)節(jié)、輸出脈沖上下沿陡峭、脈沖寬度窄、脈沖波形好、反應(yīng)時(shí)間短、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)提供觸發(fā)脈沖信號(hào)，經(jīng)脈沖變壓器隔離并同步傳送到驅(qū)動(dòng)電路中，將脈沖信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路工作，將高壓直流斬成高壓脈沖輸出。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型涉及一種納秒級(jí)可控電源，利用FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)提供觸發(fā)脈沖信號(hào)，經(jīng)脈沖變壓器隔離并同步傳送到驅(qū)動(dòng)電路中，將脈沖信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路工作，將高壓直流斬成高壓脈沖輸出。該納秒級(jí)可控電源主要包括=FPGA模塊(I)、脈沖變壓器模塊(2)、驅(qū)動(dòng)電路(3)、開(kāi)關(guān)電路(4)、保護(hù)電路(5)、高壓直流模塊(6)、低壓直流模塊(7)、負(fù)載模塊(8)。該系統(tǒng)首先由FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)提供觸發(fā)脈沖信號(hào)，經(jīng)脈沖變壓器隔離并同步傳送到驅(qū)動(dòng)電路中，將脈沖信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路工作，將高壓直流斬成高壓脈沖輸出。低壓直流電源是為整個(gè)電源系統(tǒng)提供工作電源的，保護(hù)電路則是為了防止開(kāi)關(guān)電路損壞，保護(hù)電源系統(tǒng)正常工作。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得出，為使可控高速高壓脈沖電源的輸出脈沖的上升沿和下降沿控制在150ns，該開(kāi)關(guān)電路采用功率MOSFET管為開(kāi)關(guān)器件。納秒級(jí)的輸出脈沖需要用納秒級(jí)的觸發(fā)信號(hào)，F(xiàn)PGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)用來(lái)發(fā)生觸發(fā)信號(hào)，不但精度高，可靠性高，而且修改方便和價(jià)格較便宜。在綜合成本和設(shè)計(jì)的方便性后，選擇了 Altera公司的Cyclone II的EP2C5T144C8，設(shè)計(jì)脈沖電源所需觸發(fā)信號(hào)。納秒級(jí)可控電源就是利用直流斬波原理來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖電源輸出的一種電源，利用FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)提供觸發(fā)脈沖信號(hào)，經(jīng)脈沖變壓器隔離并同步傳送到驅(qū)動(dòng)電路中，將脈沖信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路工作，將高壓直流斬成高壓脈沖輸出。輸出脈沖的頻率在數(shù)1k量級(jí)可調(diào)，輸出脈沖的脈寬可調(diào)，范圍在500ns到50us，輸出脈沖的上升沿和下降沿控制在200ns以下，輸出電壓的幅值在kV級(jí)可調(diào)。與傳統(tǒng)的電源相比，該納秒級(jí)可控電源具有脈沖參數(shù)容易調(diào)節(jié)、輸出脈沖上下沿陡峭、脈沖寬度窄、脈沖波形好、反應(yīng)時(shí)間短、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0004]圖1為納秒級(jí)可控電源的電路原理框圖；
[0005]圖2為直流斬波原理圖；
【具體實(shí)施方式】
[0006]以下根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0007]圖1為納秒級(jí)可控電源的電路原理框圖，I為FPGA模塊，2為脈沖變壓器模塊，3為驅(qū)動(dòng)電路，4為開(kāi)關(guān)電路，5為保護(hù)電路，6為高壓直流模塊，7為低壓直流模塊，8為負(fù)載模塊。由FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)提供觸發(fā)脈沖信號(hào)，經(jīng)脈沖變壓器隔離并同步傳送到驅(qū)動(dòng)電路中，將脈沖信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路工作，將高壓直流斬成高壓脈沖輸出。低壓直流電源是為整個(gè)電源系統(tǒng)提供工作電源的，保護(hù)電路則是為了防止開(kāi)關(guān)電路損壞，保護(hù)電源系統(tǒng)正常工作。
[0008]圖2為直流斬波原理圖，9為直流電源，10為開(kāi)關(guān)器件，該設(shè)計(jì)中選用功率MOSFET管。11為電阻元件,12為接地端。
[0009]以上所述，為本實(shí)用新型的實(shí)施案例，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種納秒級(jí)可控電源，主要包括:FPGA模塊(I)、脈沖變壓器模塊(2)、驅(qū)動(dòng)電路(3)、開(kāi)關(guān)電路(4)、保護(hù)電路(5)、高壓直流模塊(6)、低壓直流模塊(7)、負(fù)載模塊(8)，該系統(tǒng)首先由FPGA提供觸發(fā)脈沖信號(hào)，經(jīng)脈沖變壓器隔離并同步傳送到驅(qū)動(dòng)電路中，將脈沖信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電路(4)工作，將高壓直流斬成高壓脈沖輸出供給負(fù)載，低壓直流電源分別與FPGA模塊(I)和驅(qū)動(dòng)電路(3)連接，保護(hù)電路(5)與開(kāi)關(guān)電路(4)連接，其特征在于:采用FPGA為整個(gè)脈沖電源系統(tǒng)提供納秒級(jí)的脈沖控制信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的納秒級(jí)可控電源，其特征在于:開(kāi)關(guān)電路采用功率MOSFET管為開(kāi)關(guān)器件，使可控高速高壓脈沖電源的輸出脈沖的上升沿和下降沿控制在150ns。
3.如權(quán)利要求1所述的納秒級(jí)可控電源，其特征在于:產(chǎn)生脈沖電源所需觸發(fā)信號(hào)的FPGA 優(yōu)先選擇 Altera 公司的 Cyclone II 的 EP2C5T144C8。
【文檔編號(hào)】H02M9/02GK204089632SQ201420269383
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】程晶晶, 杜志文 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)