[其他]高功率脉冲发生器

说明书

本实用新型是高功率脉冲发生器，特别适用于雷达发射机和脉冲激光电源。

一般供电情况下，交流电源总是存在一定范围的波动，交流电压经整流滤波后总是存在一定的纹波。由于负载是脉冲发生器，在工作中交替地呈现导通和截止状态，使得贮能电容上的电压产生更大幅度的变化。这些因素都使得脉冲发生器输出脉冲电压幅度的波动。这种波动直接地影响了雷达发射机和脉冲激光器的质量和性能。这就是目前高功率脉冲发生器的问题。欧州专利文献EP82304005如图2所示，同本实用新型电路极为相似，但工作原理大不相同。在开关（5）导通之前，先使开关（6）饱和导通，使电感（4）中电流慢慢上升，达到予定电流值时，电感（4）建立了一定的初始磁能，开关（5）导通，同时开关（6）截止，电流通过电感（4），开关（5）向仿真线充电。如果没有初始磁能，仿真线上的电压可充到2E。E为电源电压。由于有初始磁能，仿真线上的电压就充到2E＋ΔE，其中ΔE的值取决于初始磁能值，也就是取决于开关（6）的导通时间。控制器（17）测试（1）、（2）两端输入电压值后，控制开关（6）的导通时间，从而控制了仿真线（3）的电压峰值，开关（5）在充电过程中不可关断，等到充电过程结束后，自行关断。该电路的问题是仿真线上的电压值调节范围很小，在2E到2E＋ΔE之间。同时可见，控制器十分复杂。

本实用新型针对上述问题，经过对线路改进能输出稳定的高能脉冲序列，幅度在较大范围内可调。通过能量回输提高了电源效率。

本实用新型的技术方案如图1所示：（1）、（2）两点接直流电源。在（2）、（3）两点间联接了一个瞬时短接支路用以关断充电可控硅（15）。在（1）、（3）或（2）、（3）两点之间并联了一个限压电路用于防止漏感感应电压破坏可控硅（15）阻断的问题。

瞬时短接支路由开关（11）、延时电感（12）、电容器（13）、电阻器（14）和开关（19）组成，短接支路还可以采用大功率晶体管或VMOS管代替。限压电路由电阻器（8）、电容器（9）和二极管（7）组成，也可以直接采用大功率半导体稳压管、复合稳压管、气体离子稳压器件等。

下面对附图加以说明，图1中（10）为贮能电容器。由（1）、（2）两端得到直流电压。该电压通过电感（4），开关（15）向仿真线（16）谐振充电，在不受反馈控制和不漏电的情况下，仿真线（16）能充到两倍于电源的电压。在受到反馈控制的情况下，由取样电路（23）将仿真线（16）上的电压变化反馈到控制器（21）上，当仿真线充电电压达到预定电平，即取样电压达到控制器（21）中的参考电平时，控制器（21）发出一脉冲触发开关（11），此时电容器（13）的端电压为0，当开关（11）导通瞬时，（3）、（2）两点电压降到接近0电平，开关（15）被反向截止而关断。电容器（13）的容量很小，很快充电充满，开关（11）自行关断。此后，电容器（13）通过电阻器（14）和开关（19）放电至电压为0，等到下一周期发挥作用。调节控制器（21）中的参考电平可以很方便地调节仿真线的充电电压。触发打开开关（17），仿真线（16）通过开关（17）、电感（18）向负载放电。在负载上得到所需幅度的脉冲电压。在开关（15）关断而停止向仿真线充电的情况下，电感（4）中贮存有相当大的磁场能量，贮能的大小是仿真线的函数。当仿真线的电平和电源电压相等时，磁场贮能最大。它与此时仿真线中的电场贮能相等。如此大的能量在电感（4）的两端产生的感应电压足以破坏开关（15）的阻断状态。本脉冲发生器电路中采取了两种措施防止这种现象出现。第一，以电感（5）和二极管（6）组成能量回输电路。电感（4）和电感（5）绕在同一铁芯上，构成紧藕合，匝数比在1：1左右。当电感（5）的两端感应电压超过电源电压时，二极管（6）导通，绝大部分磁场贮能从这里充进电容器（10），回输给了电源。由于电感（4）和电感（5）之间存在着漏感，漏感中的磁场贮能无法回输到电源。漏感在电感（4）两端产生的感应电压也足以破坏开关（15）的阻断状态。第二个措施，在电感（4）两端接一个稳压器件或限压组件组成的限压电路。以限制电感（4）两端的感应电压不得太高，具体限压值与电容器（10）的容量有关。本电路中电容器（10）的电容量等于仿真线电容器总电容量的2倍时，稳压器件的稳值取1.5倍左右电源电压为适。稳压器件可以是大功率半导体稳压器件，气体离子稳压器件。本电路设计的是二级管（7），电容器（9）和电阻器（8）构成的限压组件。工作时，电容器（9）上保持着正常的工作电压，这一电压大致上与电感（5）的感应电压相等，即大致上与电源电压相等。漏感感应电压超过了电容器（9）上的电压时，二极管（7）导通，漏感中的贮能被电容器（9）吸收。这在总的磁场贮能中是很小的一部分。