專利名稱：高精度、低失真的脈沖功率放大電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子線路，具體是一種脈沖功率放大電路。
背景技術(shù)：
脈沖功率放大電路作用主要就是對信號源即整流器中的alpha觸發(fā)板觸發(fā)脈沖進行功率放大，信號隔離，然后輸送給下一級脈沖分配器進行進一步的隔離與放大。現(xiàn)有技術(shù)主要就是體現(xiàn)在高精度、低失真且有效地保護了元件在額定值以內(nèi)正常工作。作為一般的脈沖功率放大電路設(shè)計，基本上沒有考慮到各種實際運用過程中會發(fā)生許多各種各樣的意外的情況，α觸發(fā)板產(chǎn)生的高頻信號經(jīng)該脈沖板放大后失真嚴(yán)重，直流電源電路設(shè)計不合理，穩(wěn)壓芯片能耗高，芯片很容易損壞，使整個電源系統(tǒng)不能正常工作。例如實際的交流電源輸入電壓可能高于額定值，用于信號輸出的隔離放大管存在很大的分散性，在大功率整流器工作時，由于其內(nèi)部環(huán)境相當(dāng)惡劣，各種干擾源很多，經(jīng)常發(fā)生干擾源干擾到晶閘管的門極，使其誤觸發(fā)，導(dǎo)致晶閘管誤導(dǎo)通。為了保證電源本身的可靠運行，這些可能產(chǎn)生的意外都要采用一定的措施來加以遏制，否則電源就不能夠正常地工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提出一種高精度、低失真的脈沖功率放大電路。
本發(fā)明的技術(shù)方案為高精度、低失真的脈沖功率放大電路，包括有直流穩(wěn)壓電路和脈沖放大電路，其特征在于直流穩(wěn)壓電路開關(guān)穩(wěn)壓集成電路LM2575芯片的1、5引腳分別接輸入電壓正極、負(fù)極，1、5引腳之間接電容C1，輸入電壓負(fù)極與輸出電壓負(fù)極均接入引腳3；引腳2經(jīng)電感L輸出電壓正極，引腳2經(jīng)反向二極管D接輸出端電壓負(fù)極，輸出電壓正極與負(fù)極之間并聯(lián)有電容C2和電阻R1、R2串聯(lián)支路，引腳4接入電阻R1、R2之間節(jié)點；脈沖放大部分電路alpha脈沖觸發(fā)板的輸出信號，首先接入光耦GO133進行隔離放大，然后接入比較器Q1反相輸入端與同相輸入端電壓Vref進行比較，Vref是一在0V和15V之間大小可調(diào)的直流電壓，光耦輸出端經(jīng)偏置電阻接直流穩(wěn)壓電路的輸出電壓，比較器Q1輸出端再依次接入與非門和反向緩沖器，再經(jīng)電阻R3接入場效應(yīng)管Q2所構(gòu)成的放大電路。
在信號傳輸部分，加入一級比較電路，有效地克服了光耦的峰值電壓最大可達(dá)14.8V，最小只有3.7V的分散性；本發(fā)明采用運算放大器作比較構(gòu)成比較電路，作為比較電壓Vref，由滑動電阻器對15V直流電壓進行分壓，故該比較電壓大小可調(diào)，在光耦輸出電壓為3.7V時，只需把Vref調(diào)至略小于3.7V，就可以在比較電路的輸出端得到一峰值電壓為接近15V的脈沖波形。這樣上述整形的輸出波形峰值由比較器的輸入直流電壓的大小決定，有效地克服了光耦分散性大的缺點。
在直流電源部分，采用開關(guān)穩(wěn)壓集成電路LM2575芯片設(shè)計的15V電源電路，LM2575系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的1A集成穩(wěn)壓電路，它內(nèi)部集成了一個固定的振蕩器，只須極少外圍器件便可構(gòu)成一種高效的穩(wěn)壓電路，可大大減小散熱片的體積，而在大多數(shù)情況下不需散熱片；內(nèi)部有完善的保護電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等；芯片可提供外部控制引腳。是傳統(tǒng)三端式穩(wěn)壓集成電路的理想替代產(chǎn)品。本發(fā)明采用高電壓版本LM2575HV開關(guān)穩(wěn)壓集成電路，LM2575HV輸入電壓范圍寬，可達(dá)40V～60V，最大輸出電流可達(dá)1A，輸出電壓可調(diào)輸出從1.23V-37V，由于其內(nèi)部有完善的保護電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等，所以在本電路的應(yīng)用中不需要散熱片，避免了輸出電流與穩(wěn)壓芯片7815輸入電壓過高之間的矛盾，另外具有電路簡單，體積小的特點。通過實驗和采用LM7815芯片穩(wěn)壓相比較，采用此種電源電路，芯片功耗在額定值以內(nèi)，輸出直流電壓紋波滿足電路需求。
發(fā)明效果對15KHz脈沖信號，信號失真小，脈沖前沿≤2uS，可隔離電壓5KV。在實際運行中，可靠穩(wěn)定，保障了電源系統(tǒng)的可靠運行。


圖1是本發(fā)明的直流電路原理圖。
圖2是脈沖放大部分原理圖。
具體實施例方式
如圖1所示，工作原理如下1腳VIN未穩(wěn)壓電壓輸入端；
2腳OUTPUT開關(guān)電壓輸出，接電感及快恢復(fù)二極管；3腳GND公共端；4腳FEEDBACK反饋輸入端；5腳ON/OFF控制輸入端，接公共端時，穩(wěn)壓電路工作；接高電平時，穩(wěn)壓電路停止。
當(dāng)LM2575的1腳輸入電壓時，開關(guān)穩(wěn)壓器LM2575輸出電壓升高，當(dāng)輸出電壓達(dá)到15V后，R1、R2間分壓所得電壓也隨著增大，開始控制LM2575的反饋腳4，使2腳輸出電壓端端電壓穩(wěn)定在15V。R1、R2組成補償網(wǎng)絡(luò)，保證輸出電壓恒定。其中Vo＝1.23V×(1+R2/R1)。D為對輸出電壓進行整流，由于該系列穩(wěn)壓器的工作頻率為52KHz，故輸出端所接的整流二極管D必須采用快恢復(fù)二極管。L、C2構(gòu)成濾波網(wǎng)絡(luò)，C1為濾波電容。
如圖2所示，alpha脈沖觸發(fā)板的輸出信號，首先經(jīng)光耦GO133進行隔離放大，然后送入比較器Q1反相輸入端與同相輸入端電壓Vref進行比較(Vref是一在0V和15V之間大小可調(diào)的直流電壓)，這樣可以對光耦輸出電壓分散性大進行很好的整形。經(jīng)比較整形后的信號再依次送入與非門和反向緩沖器進一步整形，這樣可以有效地降低脈沖信號的上升沿和下降沿。經(jīng)過上述整形后的信號，再經(jīng)場效應(yīng)管Q2所構(gòu)成的放大電路進一步放大，從而可以達(dá)到對輸入信號Ui進行不失真的功率放大。電路中的D1、D2二極管選取開關(guān)二極管IN4148，這個二極管響應(yīng)速度比普通二極管要快，可以有效地減少外界干擾。D1與R1是光耦輸入端的保護電路，R2是為光耦輸出端提供直流偏置電壓的電阻，R3與D2是為場效應(yīng)管Q2提供的保護電路。
權(quán)利要求
1.高精度、低失真的脈沖功率放大電路，包括有直流穩(wěn)壓電路和脈沖放大電路，其特征在于直流穩(wěn)壓電路開關(guān)穩(wěn)壓集成電路LM2575芯片的1、5引腳分別接輸入電壓正極、負(fù)極，1、5引腳之間接電容C1，輸入電壓負(fù)極與輸出電壓負(fù)極均接入引腳3；引腳2經(jīng)電感L輸出電壓正極，引腳2經(jīng)反向二極管D接輸出端電壓負(fù)極，輸出電壓正極與負(fù)極之間并聯(lián)有電容C2和電阻R1、R2串聯(lián)支路，引腳4接入電阻R1、R2之間節(jié)點；脈沖放大部分電路alpha脈沖觸發(fā)板的輸出信號，首先接入光耦GO133進行隔離放大，然后接入比較器Q1反相輸入端與同相輸入端電壓Vref進行比較，Vref是一在0V和15V之間大小可調(diào)的直流電壓，光耦輸出端經(jīng)偏置電阻接直流穩(wěn)壓電路的輸出電壓，比較器Q1輸出端再依次接入與非門和反向緩沖器，再經(jīng)電阻R3接入場效應(yīng)管Q2所構(gòu)成的放大電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高精度、低失真的脈沖功率放大電路，包括有直流穩(wěn)壓電路和脈沖放大電路，直流穩(wěn)壓電路采用開關(guān)穩(wěn)壓集成電路LM2575芯片；在脈沖放大電路部分，加入一級比較電路進行很好的整形，經(jīng)比較整形后的信號再依次送入與非門和反向緩沖器進一步整形，這樣可以有效地降低脈沖信號的上升沿和下降沿。經(jīng)過上述整形后的信號，再經(jīng)放大電路進一步放大，從而可以達(dá)到對輸入信號進行不失真的功率放大。對15KHz脈沖信號，信號失真小，脈沖前沿≤2uS，可隔離電壓5KV。在實際運行中，可靠穩(wěn)定，保障了電源系統(tǒng)的可靠運行。
文檔編號H02M1/08GK1901364SQ20061004108
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月19日
發(fā)明者李傲梅, 王林森, 程敏 申請人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所