一種基于同型mosfet的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，包括：恒壓源、換向電路、線性放大電路以及電流采樣電路；換向電路包括第1驅(qū)動(dòng)電路、第2驅(qū)動(dòng)電路、第一MOSFET、第二MOSFET、第三MOSFET、第四MOSFET以及掃描線圈；線性放大電路包括第3驅(qū)動(dòng)電路、第4驅(qū)動(dòng)電路、第五MOSFET、以及第六MOSFET，第3驅(qū)動(dòng)電路連接第五MOSFET的柵極，第4驅(qū)動(dòng)電路連接第六MOSFET的柵極；恒壓源的負(fù)端接地，正端連接第一MOSFET的漏極與第二MOSFET的漏極，第四MOSFET的源極連接第六MOSFET的漏極，第三MOSFET的源極連接第五MOSFET的漏極，第五MOSFET的源極連接第六MOSFET的源極，并經(jīng)過電流采樣電路后，連接恒壓源的負(fù)端。
【專利說明】—種基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子束偏轉(zhuǎn)掃描控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，具體的說，是一種適用于控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描的電源拓?fù)潆娐贰?br> 【背景技術(shù)】
[0002]目前，電子束焊接、電子束物理氣相沉積、電子束表面硬化等技術(shù)為了提高加工質(zhì)量，引入了電子束偏轉(zhuǎn)掃描控制技術(shù)。
[0003]電子束偏轉(zhuǎn)掃描技術(shù)是根據(jù)電子束通過均勻磁場(chǎng)受到洛侖茲力的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)這一基本原理發(fā)展起來的，調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度、頻率、方向就可以改變電子束的偏轉(zhuǎn)角度、頻率、方向，而磁場(chǎng)強(qiáng)度的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)掃描線圈中電流幅值、頻率、方向來實(shí)現(xiàn)的，掃描線圈中電流幅值、頻率、方向是由偏轉(zhuǎn)掃描電源來控制調(diào)節(jié)的。
[0004]對(duì)于輸出電壓為U的偏轉(zhuǎn)掃描電源而言,掃描線圈是一個(gè)感性負(fù)載。掃描線圈制作完成后，其電感量L及其內(nèi)阻r便確定下來，掃描頻率為f時(shí)，則掃描線圈中可以流過的最大電流Imax，可由公式U/(r+2JifL)確定。掃描頻率f提高，在偏轉(zhuǎn)掃描電源輸出電壓U一定時(shí)，將會(huì)使得Imax減小，從而導(dǎo)致偏轉(zhuǎn)角度降低。電子束偏轉(zhuǎn)角度太小，即使掃描頻率提聞，一次加工的區(qū)域有限，不利于生廣效率的提聞。
[0005]多束流加工技術(shù)需要線圈中流過的電流為階梯波，當(dāng)電流在不同幅值之間躍變時(shí)，電流變化率di/dt將成為影響加工質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。在掃描方向與焊接方向垂直的多束流焊接過程中，掃描線圈中的電流變化率di/dt過低，容易導(dǎo)致電子束在工件上拖尾，損壞工件。在掃描方向與焊接方向吻合的多束流焊接過程中，由于電流變化率di/dt過低導(dǎo)致電子束在焊縫上的拖尾現(xiàn)象，將不利于電子束能量輸入的精確控制。
[0006]在掃描線圈材質(zhì)為鐵氧體時(shí)，掃描頻率f、電流變化率、電流幅值能否提高，則與偏轉(zhuǎn)掃描電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略密切相關(guān)。
[0007]目前，電子束偏轉(zhuǎn)掃描控制系統(tǒng)一般采用大功率運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)偏轉(zhuǎn)掃描線圈，受到運(yùn)算放大器工作電壓和輸出電流的限制，電子束的偏轉(zhuǎn)角度幾乎難以大幅提高；電流變化率di/dt太低，即使達(dá)到高頻，由于拖尾現(xiàn)象嚴(yán)重，也不能實(shí)現(xiàn)電子束多束流加工效果。目前，所述偏轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)的掃描頻率徘徊在1kHz，偏轉(zhuǎn)角±3°左右。
[0008]圖1為常用的基于MOSFET的電子束偏轉(zhuǎn)掃描電路的電路框圖。圖1中N-溝道MOSFET Ql與P-溝道MOSFET Q2分別可以用NPN晶體管和PNP晶體管替代。各端子之間的連接為:恒壓源I的負(fù)端接地，恒壓源I的正端“ + ”連接N-溝道MOSFET Ql的漏極D，N-溝道MOSFET Ql的柵極G與第I驅(qū)動(dòng)電路連接，N-溝道MOSFET Ql的源極S連接P-溝道MOSFET Q2的漏極D、掃描線圈coil的I端；恒壓源II的正端“+”接地，恒壓源II的負(fù)端
連接P-溝道MOSFET Q2的源極S，P-溝道MOSFET Q2的柵極G與第2驅(qū)動(dòng)電路連接，P-溝道MOSFET Q2的漏極D連接掃描線圈coil的I端，掃描線圈coil的2端接地。
[0009]在圖1中，在第I驅(qū)動(dòng)電路電壓大于N-溝道MOSFET Ql的正偏置電壓，第2驅(qū)動(dòng)電路電壓為正或?yàn)樨?fù)且幅值小于P-溝道MOSFET Q2的負(fù)偏置電壓的幅值時(shí)，N-溝道MOSFETQl開通，工作在線性放大區(qū)，同時(shí)P-溝道MOSFET Q2關(guān)閉，恒壓源I輸出的正電壓通過N-溝道MOSFET Q1，施加到掃描線圈的I端，則掃描線圈上產(chǎn)生正向電流+Ia;在第2驅(qū)動(dòng)電路電壓為負(fù)且幅值大于P-溝道MOSFET Q2的負(fù)偏置電壓的幅值，第I驅(qū)動(dòng)電路電壓小于N-溝道MOSFET Ql的正偏置電壓時(shí)，P-溝道MOSFET Q2開通，工作在線性放大區(qū)，同時(shí)N-溝道MOSFET Ql關(guān)閉，恒壓源II輸出的負(fù)電壓通過P-溝道MOSFET Q2，施加到掃描線圈的I端，則掃描線圈上產(chǎn)生反向電流_Ia。當(dāng)?shù)贗驅(qū)動(dòng)電路、第2驅(qū)動(dòng)電路連續(xù)通過頻率為f的交流掃描信號(hào)時(shí)，N-溝道MOSFET Ql與P-溝道MOSFET Q2以相應(yīng)的頻率f交替開通、關(guān)斷，則線圈中流過相應(yīng)頻率為f、波形與掃描信號(hào)對(duì)應(yīng)的交流電波形。
[0010]圖1的基于MOSFET的電子束偏轉(zhuǎn)掃描電路與采用晶體管做功率器件的電子束偏轉(zhuǎn)掃描電路相比，具有顯著優(yōu)越性。由于通常采用的掃描波形是電壓波形，而晶體管是電流型驅(qū)動(dòng)器件，需要復(fù)雜的電路轉(zhuǎn)換，才能使輸出電流波形與掃描波形一致；并且工作溫度對(duì)晶體管性能影響較大，需要有嚴(yán)格的溫度補(bǔ)償電路。相對(duì)于晶體管而言，MOSFET是電壓型驅(qū)動(dòng)器件，使用MOSFET可簡(jiǎn)化電路；M0SFET不會(huì)發(fā)生熱擊穿，不需要對(duì)偏置電路進(jìn)行嚴(yán)格的溫度補(bǔ)償。
[0011]但是，圖1的基于MOSFET的電子束偏轉(zhuǎn)掃描電路不僅需要幅值相同的正、負(fù)兩路恒壓源，而且需要N-溝道MOSFET與P-溝道MOSFET配對(duì)使用。由于P-溝道MOSFET型號(hào)有限，使得能夠配對(duì)使用的N-溝道MOSFET與P-溝道MOSFET選擇范圍有限。通?？蛇x擇的P-溝道MOSFET的最高工作電壓較低，對(duì)于需要大電流變化率的電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)，電源的工作電壓需要達(dá)到上百伏，很難有合適的P-溝道MOSFET可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。即使在幾十伏較低的工作電壓，電子束掃描頻率< IkHz時(shí)，由于選擇了 N-溝道、P-溝道兩種類型的M0SFET，要使這兩種類型MOSFET同時(shí)工作在線性放大區(qū)，就需要給N-溝道MOSFET提供正偏置電壓，給P-溝道MOSFET提供負(fù)偏置電壓。偏置電壓難以一致，并且所需要的正、負(fù)兩路恒壓源的輸出電壓很難保證其一致性，這將使得流過線圈的電流的正負(fù)半波的對(duì)稱性很難保證。對(duì)于需要階梯波電流波形的多束流加工技術(shù)，這種工作電壓僅有幾十伏的常用的基于MOSFET的電子束偏轉(zhuǎn)掃描電路在掃描頻率提高以后，波形會(huì)嚴(yán)重畸變，將會(huì)直接影響到多束流電子束加工質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了解決現(xiàn)有的基于MOSFET的電子束偏轉(zhuǎn)掃描電路輸出數(shù)安培階梯波電流時(shí)，電流頻率f、電流變化率di/dt難以大幅提高的難題，本發(fā)明提供了一種基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置。
[0013]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，包括:恒壓源、換向電路、線性放大電路以及電流采樣電路；所述換向電路包括第I驅(qū)動(dòng)電路、第2驅(qū)動(dòng)電路、第一 M0SFET、第二 M0SFET、第三M0SFET、第四MOSFET以及掃描線圈，所述第I驅(qū)動(dòng)電路連接所述第一MOSFET的柵極和第四MOSFET的柵極，所述第2驅(qū)動(dòng)電路連接所述第二 MOSFET的柵極和第三MOSFET的柵極，所述掃描線圈的一端連接所述第二 MOSFET的源極和第四MOSFET的漏極，所述掃描線圈的另一端連接所述第一 MOSFET的源極和第三MOSFET的漏極；所述線性放大電路包括第3驅(qū)動(dòng)電路、第4驅(qū)動(dòng)電路、第五MOSFET,以及第六M0SFET，所述第3驅(qū)動(dòng)電路連接所述第五MOSFET的柵極，所述第4驅(qū)動(dòng)電路連接所述第六MOSFET的柵極；所述恒壓源的負(fù)端接地，正端連接所述第一 MOSFET的漏極與所述第二 MOSFET的漏極，所述第四MOSFET的源極連接所述第六MOSFET的漏極，所述第三MOSFET的源極連接所述第五MOSFET的漏極，所述第五MOSFET的源極連接所述第六MOSFET的源極，并經(jīng)過所述電流采樣電路后，連接所述恒壓源的負(fù)端。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，采用一路正恒壓源，避免了常用的基于MOSFET的電子束偏轉(zhuǎn)掃描電路采用正、負(fù)兩路恒壓源所造成的流過掃描線圈的正、負(fù)電流波形的不對(duì)稱性；由于本發(fā)明采用的N-溝道MOSFET可選擇范圍大，其工作電壓可以從幾伏到上千伏，采用N-溝道MOSFET作為主功率放大器件，這為電子束偏轉(zhuǎn)掃描電路的工作電壓提高到數(shù)百伏提供了保障；采用N-溝道MOSFET組成的換向電路與N-溝道MOSFET組成的線性放大電路驅(qū)動(dòng)掃描線圈，不但可以使掃描頻率得到大幅提高，達(dá)到IOOkHz以上的高頻，而且保證了正、負(fù)電流波形的對(duì)稱性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1是現(xiàn)有常用的基于MOSFET的電子束偏轉(zhuǎn)掃描電路的電路框圖；
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置的拓?fù)潆娐房驁D；
[0018]圖3是控制本發(fā)明實(shí)施例的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置中的各MOSFET開通/關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)電壓波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置的拓?fù)潆娐房驁D。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置包括:恒壓源1、換向電路、線性放大電路以及電流采樣電路。
[0021 ] 在本實(shí)施例中，所述換向電路包括第I驅(qū)動(dòng)電路、第2驅(qū)動(dòng)電路、第一 MOSFET Ql、第二MOSFET Q2、第三MOSFET Q3、第四MOSFET Q4以及掃描線圈coil，所述第I驅(qū)動(dòng)電路連接所述第一 MOSFET Ql的柵極和第四MOSFET Q4的柵極，所述第2驅(qū)動(dòng)電路連接所述第二MOSFET Q2的柵極和第三MOSFET Q3的柵極，所述掃描線圈coil的I端連接所述第二MOSFETQ2的源極和第四MOSFET Q4的漏極，所述掃描線圈coil的2端連接所述第一MOSFET Ql的源極和第三MOSFET Q3的漏極；
[0022]所述線性放大電路包括第3驅(qū)動(dòng)電路、第4驅(qū)動(dòng)電路、第五MOSFET Q5、以及第六MOSFET Q6，所述第3驅(qū)動(dòng)電路連接所述第五MOSFET Q5的柵極，所述第4驅(qū)動(dòng)電路連接所述第六MOSFET Q6的柵極；
[0023]所述恒壓源I的負(fù)端接地，正端“ + ”連接所述第一 MOSFET Ql的漏極與所述第二 MOSFET Q2的漏極，所述第四MOSFET Q4的源極連接所述第六MOSFET Q6的漏極，所述第三MOSFET Q3的源極連接所述第五MOSFET Q5的漏極，所述第五MOSFET Q5的源極連接所述第六MOSFET Q6的源極，并經(jīng)過所述電流采樣電路后，連接所述恒壓源I的負(fù)端
[0024]在本實(shí)施例中，所述恒壓源I的輸出電壓為O?+200V可調(diào)，輸出的最大電流為IOA0本發(fā)明采用一路正恒壓源，避免了常用的基于MOSFET的電子束偏轉(zhuǎn)掃描電路采用正、負(fù)兩路恒壓源所造成的流過掃描線圈的正、負(fù)電流波形的不對(duì)稱性。
[0025]在本實(shí)施例中，工作于開/關(guān)狀態(tài)的第一MOSFET Q1、第二MOSFET Q2、第三MOSFETQ3、第四MOSFET Q4組成的換向電路的每個(gè)電流通路上串聯(lián)了工作于放大區(qū)的M0SFET，第一 MOSFET Q1、第四MOSFET Q4組成的電流通路上串聯(lián)了第六MOSFET Q6，第二 MOSFET Q2、第三MOSFET Q3組成的電流通路上串聯(lián)了第五MOSFET Q5。
[0026]在本實(shí)施例中，所述換向電路中的第一 MOSFET Ql、第二 MOSFET Q2、第三MOSFETQ3、第四MOSFET Q4為N-溝道MOSFET單管。當(dāng)然，本發(fā)明不限于此，在其他實(shí)施例中，所述換向電路中的第一 MOSFET Q1、第二 MOSFET Q2、第三MOSFET Q3、第四MOSFET Q4也可以根據(jù)功率增大的需求，改變?yōu)橥吞?hào)N-溝道MOSFET并聯(lián)的多管結(jié)構(gòu)。同樣，在本實(shí)施例中，所述線性放大電路中的第五MOSFET Q5與第六MOSFET Q6為N-溝道MOSFET單管。當(dāng)然，本發(fā)明不限于此，在其他實(shí)施例中，在其他實(shí)施例中，所述線性放大電路中的第五MOSFET Q5與第六MOSFET Q6也可以根據(jù)功率增大的需求，改變?yōu)橥吞?hào)N-溝道MOSFET并聯(lián)的多管結(jié)構(gòu)。
[0027]在本發(fā)明實(shí)施例中，由于N-溝道MOSFET可選擇范圍大，其工作電壓可以從幾伏到上千伏，采用N-溝道MOSFET作為主功率放大器件，這為電子束偏轉(zhuǎn)掃描電路的工作電壓提高到數(shù)百伏提供了保障；并且，采用N-溝道MOSFET組成的換向電路與N-溝道MOSFET組成的線性放大電路驅(qū)動(dòng)掃描線圈，不但可以使掃描頻率得到大幅提高，達(dá)到IOOkHz以上的高頻，而且保證了正、負(fù)電流波形的對(duì)稱性。
[0028]在本實(shí)施例中，所述第I驅(qū)動(dòng)電路、第2驅(qū)動(dòng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)電壓波形是與掃描信號(hào)相關(guān)的波形，例如，所述第I驅(qū)動(dòng)電路在掃描信號(hào)為正時(shí)，輸出+15V，所述第2驅(qū)動(dòng)電路在掃描信號(hào)為正時(shí)，輸出OV ;所述第I驅(qū)動(dòng)電路在掃描信號(hào)為負(fù)時(shí)，輸出0V,所述第2驅(qū)動(dòng)電路在掃描信號(hào)為負(fù)時(shí)，輸出+15V。所述第3驅(qū)動(dòng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是掃描信號(hào)疊加了正向偏置電壓的波形；所述第4驅(qū)動(dòng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是掃描信號(hào)經(jīng)過反向后疊加了正向偏置電壓的波形。
[0029]在本實(shí)施例中，施加于各驅(qū)動(dòng)電路上的掃描信號(hào)包括階梯波、正弦波、余弦波、鋸齒波、三角波和方波。并且，所述掃描信號(hào)的幅值可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍為-5V?+5V，掃描頻率(200kHz ο
[0030]圖3是控制本發(fā)明實(shí)施例的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置中的各MOSFET開通/關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)電壓波形示意圖。
[0031]參看圖3所示，為本實(shí)施例的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置中各個(gè)N-溝道MOSFET的驅(qū)動(dòng)電壓波形，掃描信號(hào)Vscan是一組-5V-+5V變化的階梯波電壓波形，在掃描信號(hào)大于OV期間，大于OV的正向掃描信號(hào)經(jīng)過第2驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)化后,變成+15V的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，分別施加到換向電路Q2、Q3的柵極G,使得Q2、Q3導(dǎo)通；在掃描信號(hào)大于OV期間，大于OV的正向掃描信號(hào)經(jīng)過第I驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)化后，變?yōu)?V，分別施加到換向電路Q1、Q4的柵極G,使得Q1、Q4關(guān)閉；在掃描信號(hào)大于OV期間，掃描信號(hào)Vscan經(jīng)過第3驅(qū)動(dòng)電路，疊加了偏置電壓Ugth后施加到Q5的柵極G，使得Q5工作在線性放大區(qū)；在掃描信號(hào)大于OV期間，掃描信號(hào)Vscan在第4驅(qū)動(dòng)電路中經(jīng)過反向后,再疊加了偏置電壓Ugth后施加到Q6的柵極G，使得Q6的驅(qū)動(dòng)電壓小于偏置Ugth，Q6關(guān)閉；在Q2、Q3開通，Q5工作于線性放大區(qū)，Q1、Q4、Q6關(guān)閉，恒壓源1、Q2、掃描線圈coil、Q3、Q5工形成回路，掃描線圈coil流過與Q5驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)應(yīng)的電流+Ia。
[0032]參見圖3所不,在掃描信號(hào)小于OV期間，小于OV的負(fù)向掃描信號(hào)經(jīng)過第I驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)化后，變成+15V的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，分別施加到換向電路Q1、Q4的柵極G，使得Q1、Q4導(dǎo)通；在掃描信號(hào)小于OV期間，小于OV的負(fù)向掃描信號(hào)經(jīng)過第2驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)化后,變?yōu)?V,分別施加到換向電路Q2、Q3的柵極G，使得Q2、Q3關(guān)閉；在掃描信號(hào)小于OV期間，掃描信號(hào)Vscan在第4驅(qū)動(dòng)電路中經(jīng)過反向后，再疊加了偏置電壓Ugth后施加到Q6的柵極G，使得Q6的驅(qū)動(dòng)電壓大于偏置Ugth, Q6工作于線性放大區(qū)；在掃描信號(hào)小于OV期間，掃描信號(hào)Vscan經(jīng)過第3驅(qū)動(dòng)電路，疊加了偏置電壓Ugth后施加到Q5的柵極G，使得Q5的驅(qū)動(dòng)電壓小于Ugth，Q5關(guān)閉；在Q1、Q4開通，Q6工作于線性放大區(qū)，Q2、Q3、Q5關(guān)閉，恒壓源1、Q1、掃描線圈coil、Q4、Q6工形成回路，掃描線圈coil流過與Q6驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)應(yīng)的電流-1a。
[0033]參見圖3所示，在掃描信號(hào)Vscan為周期性變化的波形時(shí)，則流過掃描線圈coil中的電流波形是與掃描信號(hào)Vscan對(duì)應(yīng)的周期性變化的電流波形。流過掃描線圈coil中的最大電流幅值可以通過調(diào)整Vscan的最大幅值而進(jìn)行調(diào)整。掃描信號(hào)Vscan為階梯波電流時(shí)，階梯波的臺(tái)階數(shù)量決定了電子束在工件上的駐點(diǎn)數(shù)量，調(diào)整掃描信號(hào)Vscan為階梯波電流的臺(tái)階數(shù)量，可以調(diào)整電子束在工件掃描的駐點(diǎn)數(shù)。
[0034]當(dāng)然，所述掃描信號(hào)Vscan不局限于階梯波，還可以是正弦波、余弦波、鋸齒波、三角波或者方波等等。
[0035]本發(fā)明的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置在圖3所示的掃描信號(hào)Vscan達(dá)到高頻IOOkHz,相應(yīng)得電子束掃描頻率IOOkHz0
[0036]本發(fā)明基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0037](I)采用一路正恒壓源，避免了常用的基于MOSFET的電子束偏轉(zhuǎn)掃描電路采用正、負(fù)兩路恒壓源所造成的流過掃描線圈的正、負(fù)電流波形的不對(duì)稱性；
[0038](2)由于N-溝道MOSFET可選擇范圍大，其工作電壓可以從幾伏到上千伏，采用N-溝道MOSFET作為主功率放大器件，這為電子束偏轉(zhuǎn)掃描電路的工作電壓提高到數(shù)百伏提供了保障；
[0039](3 )采用N-溝道MOSFET組成的換向電路與N-溝道MOSFET組成的線性放大電路驅(qū)動(dòng)掃描線圈，不但可以使掃描頻率得到大幅提高，達(dá)到IOOkHz以上的高頻，而且保證了正、負(fù)電流波形的對(duì)稱性。
[0040]本發(fā)明實(shí)施例中所描述的各種說明性的邏輯塊，或單元都可以通過通用處理器，數(shù)字信號(hào)處理器，專用集成電路(ASIC)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列或其它可編程邏輯裝置，離散門或晶體管邏輯，離散硬件部件，或上述任何組合的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)或操作所描述的功能。所述通用處理器也可以為任何傳統(tǒng)的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機(jī)。處理器也可以通過計(jì)算裝置的組合來實(shí)現(xiàn)，例如數(shù)字信號(hào)處理器和微處理器，多個(gè)微處理器，一個(gè)或多個(gè)微處理器聯(lián)合一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器核，或任何其它類似的配置來實(shí)現(xiàn)。
[0041]本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以了解到本發(fā)明實(shí)施例列出的各種說明性邏輯塊(illustrative logical block),單元,和步驟可以通過電子硬件、電腦軟件,或兩者的結(jié)合進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。為清楚展示硬件和軟件的可替換性(interchangeability),上述的各種說明性部件(illustrative components),單元和步驟已經(jīng)通用地描述了它們的功能。這樣的功能是通過硬件還是軟件來實(shí)現(xiàn)取決于特定的應(yīng)用和整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)于每種特定的應(yīng)用，可以使用各種方法實(shí)現(xiàn)所述的功能，但這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)被理解為超出本發(fā)明實(shí)施例保護(hù)的范圍。
[0042]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，其特征在于，包括:恒壓源、換向電路、線性放大電路以及電流采樣電路； 所述換向電路包括第I驅(qū)動(dòng)電路、第2驅(qū)動(dòng)電路、第一 M0SFET、第二 M0SFET、第三M0SFET、第四MOSFET以及掃描線圈，所述第I驅(qū)動(dòng)電路連接所述第一 MOSFET的柵極和第四MOSFET的柵極，所述第2驅(qū)動(dòng)電路連接所述第二 MOSFET的柵極和第三MOSFET的柵極，所述掃描線圈的一端連接所述第二 MOSFET的源極和第四MOSFET的漏極，所述掃描線圈的另一端連接所述第一 MOSFET的源極和第三MOSFET的漏極； 所述線性放大電路包括第3驅(qū)動(dòng)電路、第4驅(qū)動(dòng)電路、第五M0SFET、以及第六M0SFET，所述第3驅(qū)動(dòng)電路連接所述第五MOSFET的柵極，所述第4驅(qū)動(dòng)電路連接所述第六MOSFET的柵極； 所述恒壓源的負(fù)端接地，正端連接所述第一 MOSFET的漏極與所述第二 MOSFET的漏極，所述第四MOSFET的源極連接所述第六MOSFET的漏極，所述第三MOSFET的源極連接所述第五MOSFET的漏極，所述第五MOSFET的源極連接所述第六MOSFET的源極，并經(jīng)過所述電流采樣電路后，連接所述恒壓源的負(fù)端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，其特征在于，所述恒壓源的輸出電壓為O-+200V可調(diào)，輸出的最大電流為10A。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，其特征在于，工作于開/關(guān)狀態(tài)的第一 M0SFET、第二 MOSFET、第三M0SFET、第四MOSFET組成的換向電路的每個(gè)電流通路上串 聯(lián)了工作于放大區(qū)的MOSFET，第一 MOSFET、第四MOSFET組成的電流通路上串聯(lián)了第六M0SFET，第二 M0SFET、第三MOSFET組成的電流通路上串聯(lián)了第五MOSFET。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，其特征在于，所述換向電路中的第一 M0SFET、第二 M0SFET、第三M0SFET、第四MOSFET為N-溝道MOSFET 單管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，其特征在于，所述換向電路中的第一 MOSFET、第二 MOSFET、第三MOSFET、第四MOSFET可以根據(jù)功率增大的需求，改變?yōu)橥吞?hào)N-溝道MOSFET并聯(lián)的多管結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，其特征在于，所述線性放大電路中的第五MOSFET與第六MOSFET為N-溝道MOSFET單管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，其特征在于，所述線性放大電路中的第五MOSFET與第六MOSFET可以根據(jù)功率增大的需求，改變?yōu)橥吞?hào)N-溝道MOSFET并聯(lián)的多管結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，其特征在于，所述第I驅(qū)動(dòng)電路、第2驅(qū)動(dòng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)電壓波形是與掃描信號(hào)相關(guān)的波形，所述第I驅(qū)動(dòng)電路在掃描信號(hào)為正時(shí)，輸出+15V,所述第2驅(qū)動(dòng)電路在掃描信號(hào)為正時(shí),輸出OV ;所述第I驅(qū)動(dòng)電路在掃描信號(hào)為負(fù)時(shí)，輸出0V,所述第2驅(qū)動(dòng)電路在掃描信號(hào)為負(fù)時(shí)，輸出+15V。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，其特征在于，所述第3驅(qū)動(dòng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是掃描信號(hào)疊加了正向偏置電壓的波形；所述第4驅(qū)動(dòng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是掃描信號(hào)經(jīng)過反向后疊加了正向偏置電壓的波形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，其特征在于，施加于各驅(qū)動(dòng)電路上的掃描信號(hào)包括階梯波、正弦波、余弦波、鋸齒波、三角波和方波。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的基于同型MOSFET的控制電子束高頻偏轉(zhuǎn)掃描裝置，其特征在于，所述掃描信號(hào)的幅值可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍為-5V-+5V，掃描頻率≤200kHz。
【文檔編號(hào)】H01L27/146GK103458153SQ201310291247
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月11日
【發(fā)明者】許海鷹, 代建輝, 左從進(jìn), 韓瑞清, 付鵬飛, 王西昌, 王永鋒 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所