專利名稱：一種高壓快速調(diào)q電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓快速調(diào)Q電源領(lǐng)域，特別涉及基于雪崩三極管和電子管的 一種高壓快速調(diào)Q電源電路。
背景技術(shù)：
納秒級上升沿的高壓脈沖產(chǎn)生技術(shù)己在高壓絕緣試驗、激光技術(shù)、微波技術(shù)
和電磁兼容試驗技術(shù)等方面得到了廣泛應(yīng)用。近年來，在納秒級高壓脈沖產(chǎn)生的
研究中，更快的脈沖前沿、后沿、更窄的脈寬以及更高的幅值成為研究的重點。 而以半導(dǎo)體功率開關(guān)和電子管做主開關(guān)的固體開關(guān)式脈沖電源具有輸出脈沖頻
率高、脈沖幅值高、脈沖波形控制方便等優(yōu)勢，因此固體開關(guān)式脈沖電源也越來 越引起人們的重視。美國、日本等國都對固體開關(guān)式脈沖電源進行了大量研究， 盡管我國在這方而的研究起步較晚，但是目前也取得了很大的進步。
在激光技術(shù)領(lǐng)域中，電光調(diào)Q利用電光晶體的電光效應(yīng)來實現(xiàn)激光腔的Q 值突變，即控制加在電光晶體兩端的高壓的突變，使通過晶體線偏光位相延遲的 突變，從而使激光腔的損耗突變。這樣做的目的是產(chǎn)生高峰值功率、窄脈沖寬度 的激光。隨著激光器的發(fā)展，對電光調(diào)Q開關(guān)電源電路的研究也在深入。在設(shè) 計調(diào)Q開關(guān)電源時，總希望得到上升沿極快、重復(fù)頻率高、脈沖幅值高、工作 穩(wěn)定、工藝要求和成本都很低的電源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對各領(lǐng)域?qū)φ{(diào)Q電源的性能所提出的更高要求，提供基 于雪崩三極管和電子管實現(xiàn)的一種高壓快速調(diào)Q電源電路。
為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為
一種高壓快速調(diào)Q電源電路，包括帶有一個或多個次級線圈的變壓器，及
電源電路的兩個輸出端子，其特征在于所述的每組次級線圈之間接入一個雪崩 三極管電路單元，每個雪崩三極管電路單元包括一個雪崩三極管，所述每個雪崩 三極管的基極分別通過導(dǎo)線連接至次級線圈的一個接線端，所述雪崩三極管的發(fā) 射極上分別連接有兩根導(dǎo)線， 一根導(dǎo)線連接有上拉電阻后，再連接至第一高壓電源；另一根導(dǎo)線連接至一個穩(wěn)壓二極管的陰極，所述每個穩(wěn)壓二極管的陽極并接 二個支路， 一個支路連接電阻后接地，另一支路連接至次級線圈的另一個接線端； 所述雪崩三極管的集電極上連接有上拉電阻后再連接至所述第一高壓電源；二個 雪崩三極管電路單元之間，其上一個雪崩三極管的發(fā)射極與其相鄰的下一個雪崩 三極管的集電極之間還通過導(dǎo)線連接有電容；其中第一個雪崩三極管的集電極上 還通過導(dǎo)線連接有電容后接地；還包括有電子管，所述電子管的柵極通過導(dǎo)線連 接有電容后，再連接至最后一個雪崩三極管的發(fā)射極，所述電子管的陽極上連接 有兩根導(dǎo)線， 一根導(dǎo)線上連接有多個相互并聯(lián)的電阻構(gòu)成的上拉并聯(lián)支路后，導(dǎo) 線分成兩路， 一路導(dǎo)線連接至第二高壓電源，另一路導(dǎo)線連接有電容后接地，所 述電子管陽極上的另一根導(dǎo)線上連接有電容后，導(dǎo)線分成兩路， 一路導(dǎo)線連接有 多個相互并聯(lián)的電阻構(gòu)成的下拉并聯(lián)支路后接地，另一路導(dǎo)線連接至所述電源電 路的一個輸出端子，所述電源電路的另一個輸出端子通過導(dǎo)線接地，所述電子管 的兩根燈絲分別通過導(dǎo)線連接至外接電源，所述電子管的陰極通過導(dǎo)線連接在所 述電子管的燈絲上。
控制電壓信號與高壓信號間用變壓器進行電氣隔離。雪崩三極管發(fā)射極上連 接的上拉電阻的大小，以及雪崩三極管的發(fā)射極與其相鄰的下一個雪崩三極管的 集電極之間電容的大小決定著重復(fù)頻率。變壓器的次級線圈上的電壓打開雪崩三 極管，電路通過電子管柵極所連接的電容作用，瞬間在該電容的右端產(chǎn)生一個足 夠電子管完全導(dǎo)通的電壓，電子管完全導(dǎo)通，促使電源電路接線端子上連接的電 容右端電壓瞬間降為-5500V，此時電源電路接線端子上即產(chǎn)生5500V的差壓。
本發(fā)明采用雪崩三極管和電子管混合實現(xiàn)調(diào)Q電源，結(jié)合了雪崩三極管放 大能力強、開關(guān)速度快以及電子管負載能力強、適用于高頻大功率領(lǐng)域等工作特 性。TTL電平信號與高壓信號間采用變壓器進行電氣隔離。
本發(fā)明采用雪崩三極管和電子管混合實現(xiàn)調(diào)Q電源，結(jié)合了雪崩三極管放 大能力強、開關(guān)速度快以及電子管負載能力強、適用于高頻大功率領(lǐng)域等工作特 性。TTL電平信號與高壓信號間采用變壓器進行電氣隔離。本發(fā)明的有益效果為
其一，本發(fā)明實現(xiàn)的高壓快速調(diào)Q電源上升沿極快、重復(fù)頻率高、脈沖幅 值高、工作穩(wěn)定、工藝要求和成本較低。
其二，本發(fā)明實現(xiàn)的高壓快速調(diào)Q電源可用于激光器的電光調(diào)Q，為激光
4器的電光調(diào)Q提供了一種很好的驅(qū)動電源。


圖1為本發(fā)明一種實現(xiàn)方式的電路圖。 圖2為本發(fā)明實現(xiàn)的脈沖波形。
具體實施例方式
如圖1所示。 一種高壓快速調(diào)Q電源電路，包括帶有兩個次級線圈的變壓 器l，及兩個電源電路的輸出端子16和17，每組次級線圈之間接入一個雪崩三 極管電路單元，圖l所示具有二個雪崩三極管電路單元，包括有兩個雪崩三極管 3和9，每個雪崩三極管的基極分別通過導(dǎo)線連接至各自對應(yīng)的次級線圈的一個 接線端，每個雪崩三極管的發(fā)射極上分別連接有兩根導(dǎo)線， 一根導(dǎo)線連接有上拉 電阻后6和18，再分別連接至第一高壓電源8，另一根連接至各自對應(yīng)的穩(wěn)壓二 極管2和19的陰極，每個穩(wěn)壓二極管的陽極上連接有兩根導(dǎo)線， 一根導(dǎo)線連接 有電阻后接地，另一根導(dǎo)線連接至每個雪崩三極管各自對應(yīng)的次級線圈的另一個 接線端，每個雪崩三極管的集電極上連接有上拉電阻5和20后再連接至第一高 壓電源8，第一個雪崩三極管3的發(fā)射極與第二個雪崩三極管9的集電極之間還 通過導(dǎo)線連接有電容7，其中第一個雪崩三極管3的集電極上還通過導(dǎo)線連接有 電容4后接地；還包括有電子管11，電子管11的柵極通過導(dǎo)線連接有電容10 后，再連接至第二個雪崩三極管9的發(fā)射極，電子管11的陽極上連接有兩根導(dǎo) 線， 一根導(dǎo)線上連接有四個相互并聯(lián)的電阻R1 R4構(gòu)成的上拉并聯(lián)支路后，導(dǎo) 線分成兩路， 一路導(dǎo)線連接至第二高壓電源14，另一路導(dǎo)線連接有電容C1后接 地，電子管ll陽極上的另一根導(dǎo)線上連接有電容15后，導(dǎo)線分成兩路， 一路導(dǎo) 線連接有三個相互并聯(lián)的電阻R5 R7構(gòu)成的下拉并聯(lián)支路后接地，另一路導(dǎo)線 連接至電源電路的一個輸出端子17，電源電路的另一個輸出端子16通過導(dǎo)線接 地，電子管11的兩根燈絲12和13分別通過導(dǎo)線連接至外接電源，電子管11的 陰極通過導(dǎo)線連接在電子管的燈絲12上。
本發(fā)明采用雪崩三極管和電子管混合實現(xiàn)調(diào)Q電源，并且是由雪崩三極管 控制電子管的通斷，控制電壓信號與高壓信號間用變壓器進行電氣隔離。在雪崩 三極管3不導(dǎo)通時，電容4右端電壓為電源8的電壓200V,電容7左端電壓為 穩(wěn)壓管2作用下的一個小電壓，其右端為電源8的電壓200V;同理，電容10左右端也是如此。電阻6和電容7的大小決定著重復(fù)頻率。當控制系統(tǒng)給變壓器初 級提供控制電壓時，變壓器次級電壓將所有雪崩三極管同時打開，此時電容7 左端突變?yōu)?00V，由于電容兩端電位差不能突變的特性，所以電容7右端電壓 將突變?yōu)榻?00V，因此此時電容10左端電壓變?yōu)榻?00V,所以電容10右端電 壓將突變?yōu)榻?00V，如此連鎖反應(yīng)，根據(jù)電子管的驅(qū)動電壓及電子管中柵極漏 電流的大小確定雪崩三極管的個數(shù)以達到使電子管完全導(dǎo)通的電壓。當電子管未 導(dǎo)通時，電容15左端電壓為5500V高壓14,其右端電壓為OV，因此電源電路 接線端子16、 17的輸出電壓都為0V，兩者電壓差也為OV。 一旦電子管完全導(dǎo) 通，則電容15左端電壓將跳變?yōu)?V，由于電容兩端電位差不能突變的特性，電 容15右端的電壓將瞬間跳變?yōu)?5500V，這樣電源電路接線端子16、 17的輸出差 壓為5500V，實現(xiàn)目標。
權(quán)利要求
1、一種高壓快速調(diào)Q電源電路，包括帶有一個或多個次級線圈的變壓器，及電源電路的兩個輸出端子，其特征在于所述的每組次級線圈之間接入一個雪崩三極管電路單元，每個雪崩三極管電路單元包括一個雪崩三極管，所述每個雪崩三極管的基極分別通過導(dǎo)線連接至次級線圈的一個接線端，所述雪崩三極管的發(fā)射極上分別連接有兩根導(dǎo)線，一根導(dǎo)線連接有上拉電阻后，再連接至第一高壓電源；另一根導(dǎo)線連接至一個穩(wěn)壓二極管的陰極，所述每個穩(wěn)壓二極管的陽極并接二個支路，一個支路連接電阻后接地，另一支路連接至次級線圈的另一個接線端；所述雪崩三極管的集電極上連接有上拉電阻后再連接至所述第一高壓電源；二個雪崩三極管電路單元之間，其上一個雪崩三極管的發(fā)射極與其相鄰的下一個雪崩三極管的集電極之間還通過導(dǎo)線連接有電容；其中第一個雪崩三極管的集電極上還通過導(dǎo)線連接有電容后接地；還包括有電子管，所述電子管的柵極通過導(dǎo)線連接有電容后，再連接至最后一個雪崩三極管的發(fā)射極，所述電子管的陽極上連接有兩根導(dǎo)線，一根導(dǎo)線上連接有多個相互并聯(lián)的電阻構(gòu)成的上拉并聯(lián)支路后，導(dǎo)線分成兩路，一路導(dǎo)線連接至第二高壓電源，另一路導(dǎo)線連接有電容后接地，所述電子管陽極上的另一根導(dǎo)線上連接有電容后，導(dǎo)線分成兩路，一路導(dǎo)線連接有多個相互并聯(lián)的電阻構(gòu)成的下拉并聯(lián)支路后接地，另一路導(dǎo)線連接至所述電源電路的一個輸出端子，所述電源電路的另一個輸出端子通過導(dǎo)線接地，所述電子管的兩根燈絲分別通過導(dǎo)線連接至外接電源，所述電子管的陰極通過導(dǎo)線連接在所述電子管的燈絲上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓快速調(diào)Q電源電路，本發(fā)明采用雪崩三極管、電子管混合實現(xiàn)高壓快速調(diào)Q電源，利用兩者各自的特點，實現(xiàn)5ns內(nèi)從0到5500V的跳變，重復(fù)頻率大于2500Hz。在雪崩三極管電路模塊中，雪崩三極管可以是一個或是多個，具體根據(jù)電子管的驅(qū)動電壓及電子管中柵極漏電流的大小確定?？刂齐妷盒盘柾ㄟ^變壓器控制雪崩三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷，再通過電容的充放電獲得足夠電子管完全導(dǎo)通的電壓，輸入到電子管電路模塊。在電子管電路模塊中，一旦電子管導(dǎo)通，則兩輸出端的輸出電壓差由原來的0V跳變到5500V。
文檔編號H01S3/115GK101685940SQ20091014423
公開日2010年3月31日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者力 丁, 占禮葵, 孫怡寧, 張永亮, 李雪情, 江海河, 袁自鈞 申請人:中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院