[发明专利]基于固态开关的普克尔盒纳秒脉冲电源

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲电源，特别是一种基于固态开关的普克尔盒纳秒脉冲电源，用于给普克尔盒提供脉冲电源，该电源采用全固态开关，该开关具有响应快、阻抗低、全控等优点。

技术背景

美国国家点火实验室(National Ignition Facility，简称为NIF)研制的等离子体普克尔盒脉冲电源装置已在开发使用，固态开关尤其是MOSFET和IGBT，可以提高了功率容量和上升下降时间，从而取代真空管。该电路的拓扑提供了许多特性来使固态脉冲发生器更好的满足先进的照相功能(Advanced Radiographic Capabilities，简称为ARC)的需求以此替代晶闸管，新的脉冲发生器可以生成具有微小下降的平顶脉冲以及连续可变的频率。固态开关MOSFET相比于氢匝管等传统电源，具有响应快、阻抗低、可任意受控触发和任意受控关断的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于固态开关的普克尔盒纳秒脉冲电源，该电源的初级电压较低，次级电压高，外部通过光纤触发，储能元件的能量基本保持不变，便于安装和维修。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于固态开关的普克尔盒纳秒脉冲电源，其特点在于由一个充电单元和N个相同的模块组成，所述的第i个模块由电压检测板、光电转换单元、固态开关驱动单元、开关单元、储能单元、续流单元和一个变压器组成，所述的电压检测板的高压端、储能单元的输入端与所述的开关单元的高压端和所述的充电单元的高压端口相连形成节点，所述的储能单元的输出端接所述的变压器的一个初级端和续流单元的一端，所述的开关单元的驱动端接所述的固态开关驱动单元的输出端，所述的固态开关驱动单元的输入端接所述的光电转换单元的输出端，所述的电压检测板、光电转换单元和固态开关驱动单元的高端接所述的充电单元的中压端口，所述的充电单元、电压检测板、光电转换单元、固态开关驱动单元、开关单元、续流单元(i-5)、储能单元和变压器初级的另一端共地线，其中i＝1、2、…、N，所述的N个变压器是堆叠的1:1变压器，每个变压器初级是分别激励的，N个变压器的次级串联后接负载。

所述的电压检测板有过压指示灯和欠压指示灯。

所述的光电转换单元集成在一个小PCB板上，所述的固态开关驱动单元包含24个独立的小PCB板，固态开关单元包含有48个并联的固态开关元件，每两个固态开关元件对应所述的固态开关驱动单元中的一块小PCB板，所述的储能单元包含24个并联的储能元件，每个储能元件对应所述的固态开关驱动单元的两个固态开关元件的放电，所述的续流单元包含20个并联的续流元件，所述的固态开关单元、储能单元和续流单元集成在一块大的PCB载体板上，所述的光电转换单元的小PCB板、固态开关驱动单元的小PCB板直接焊接在所述的大的PCB载体板上。

所述的变压器的原边的漏感要足够小，线路板的寄生电容也要足够小，变压器副边到普克尔盒之间的同轴传输线和BNC连接端子的特性阻抗为50欧姆。

变压器的初级绕组采用铜加工组件，次级绕组是一根贯穿N个变压器的空心铜柱，电路板采用直接插入变压器的初级绕组上的方法。

本发明的技术效果：

本发明基于固态开关的普克尔盒纳秒脉冲电源具有生成微小下降的平顶脉冲的能力，多次触发模式的能力，连续可变的脉冲频率，可变的脉冲宽度，以及快速的上升和下降时间，初级电压较低，次级电压高；外部通过光纤触发；储能元件的能量基本保持不变；便于安装和维修；

附图说明

图1为本发明基于固态开关的普克尔盒纳秒脉冲电源原理图。

具体实施方式