[发明专利]一种探针电源中H桥快速线性调节驱动电路

说明书

本发明属于托克马克装置电路设计技术领域，具体涉及一种探针电源中H桥快速线性调节驱动电路，包括输出正负向识别模块、A、B管导通控制模块、C、D管导通控制模块、A、B管导通互锁控制模块及C、D管导通互锁控制模块依次电连接；本发明解决的技术问题是提供高频四象限任意波形输出电源方案中H桥的快速线性调节，同时实现对同一桥臂的两个MOSFET管的导通状态进行可靠互锁，也就是说在同一时间有且仅有一个开关管导通，避免输出短路。

技术领域

本发明属于托克马克装置电路设计技术领域，具体涉及一种探针电源中H桥快速线性调节驱动电路。

背景技术

在聚变托卡马克装置中，探针与等离子体相互作用以测量所需参量，是等离子体诊断的基本手段之一。

现在主要的探针理论模型除单探针外，还有双探针，三探针等。

对单探针来说，在探针对与某一参考电极(通常是与等离子体接触面积较大的导体，如装置壁等)施加特定的电压，检测探针上的电流，绘制出一条伏安特性曲线进而推算出等离子的参数。

对双探针来说，就是由两根探针组成，处于整体悬浮状态的探针组合，在两根探针间施加任意波形的电压，同样可以检测这两个探针的电流，绘制双探针伏安特性曲线，以获取相应的电子温度、电子密度。

由于等离子行为复杂，需要在尽可能短的时间内迅速扫描整个电压范围，并测量电流的变化。为了实现对等离子状态的高精度测量，在伏安特性曲线过零点附近，准确绘制曲线，要求电源输出的过零点附近过渡平滑。

现有市面上的可调电源基本上采用数字量控制H桥逆变方式输出。

首先数字量控制方式控制速度慢，不能满足高带宽输出要求。其次，传统的H桥逆变电路控制中为了防止上下管同时导通，需要在上下管设置死区，这样就导致波形输出不能平滑过渡。同时，由于负载特性，该设备需要工作在吸收模式下，其他常规电源不具备该项功能。

发明内容

针对以上不足，本发明的主要目的是提供一种探针电源中H桥快速线性调节驱动电路，解决的技术问题是提供高频四象限任意波形输出电源方案中H桥的快速线性调节，同时实现对同一桥臂的两个MOSFET管的导通状态进行可靠互锁，也就是说在同一时间有且仅有一个开关管导通，避免输出短路。

本发明的技术方案如下：

一种探针电源中H桥快速线性调节驱动电路，包括输出正负向识别模块、A、B管导通控制模块、C、D管导通控制模块、A、B管导通互锁控制模块及C、D管导通互锁控制模块依次电连接；

输出正负向识别模块比较器输入端经R10连接给定Uref，“正”输出端连接到A、B管导通控制模块的两输入与非门的“输入二”，“非”输出端连接到C、D管导通控制模块的与两输入与非门的“输入二”，A、B管导通控制模块的同相放大电路入口与C、D管导通控制模块的反相放大电路入口经R1连接PID调节“-UK”；A、B管导通控制模块的同相放大电路输出和两输入与非输出端分别与A、B管导通互锁控制模块4经R5与MOSFET管M1的栅极连接，与稳压管ZD1阴极和M2的栅极连接；C、D管导通控制模块的反相放大电路输出和两输入与非输出端分别与C、D管导通互锁控制模块经R5与MOSFET管M3的栅极连接，与ZD1阴极和M4的栅极连接。

所述输出正负向识别模块，由一个比较器构成用于判别给定Uref正负，输出高低信号来控制经导通A管或C管。

所述A、B管导通控制模块，由同相放大电路和一个两输入与非门组成；同相放大器输入端与“-UK”连接，输出端经D3，R7与两输入与非门的“输入一”端连接。

电源闭环后，其输出动态调节控制依靠PID调节，“-UK”即为PID的输出，经过同相放大器经A、B管导通互锁控制模块的GB控制H桥B管；Uref正负判别后经过两输入与非门输出A、B管导通互锁控制模块经GA控制A管。