專利名稱：電感儲能微秒級高功率脈沖電流源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電流源，尤其是一種電感儲能微秒級高功率脈沖電流源。
背景技術(shù)：
目前，高能物理、核聚變研究領(lǐng)域廣泛使用高壓脈沖電源，特別是對于離子源 性質(zhì)的負載，由于其伏安特性為負阻性質(zhì)，且等離子體放電的物理過程在幾十納秒量級 之短，既要求電源系統(tǒng)有良好的穩(wěn)態(tài)電流特性，又要求其具備極快的動態(tài)響應(yīng)特性。傳統(tǒng)的高壓脈沖電源一般采用MARX發(fā)生器或PFN產(chǎn)生高壓脈沖輸出，它們都 是電壓源輸出，沒有良好的電流輸出特性。目前也有采用基于快速電流反饋的高頻電源 實現(xiàn)脈沖電流輸出，但是僅限于毫秒級的脈寬和百微秒級的響應(yīng)時間，無法滿足快脈沖 的要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種具有良好的恒流特性、響應(yīng)時間短的電感儲能 微秒級高功率脈沖電流源。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案一種電感儲能微秒級高功 率脈沖電流源，包括電感充電電路、電感放電電路和箝位電路，所述的電感充電電路是 由勵磁電源V2、電感L和開關(guān)管組成的串聯(lián)回路，所述的電感放電電路是由負載、續(xù)流 二極管Dl和電感L組成的串聯(lián)回路，所述的箝位電路跨接在電感充電電路上。由上述技術(shù)方案可知，本實用新型在勵磁電源V2發(fā)出的觸發(fā)脈沖的激勵下，通 過開關(guān)管對電感L儲能，電感L的電流線性上升，當電感L的電流上升至設(shè)定值時，開 關(guān)管關(guān)斷，因而電感L的電流經(jīng)續(xù)流二極管Dl向負載釋放，若負載呈現(xiàn)高阻態(tài)，則輸出 電壓被箝位電路箝住，待高壓引弧成功，電感L的電流流經(jīng)負載。本實用新型可以在負 阻性負載上產(chǎn)生電流可控的高功率脈沖電源，并且引弧電壓可以調(diào)節(jié)；本實用新型不僅 具有很好的恒流特性，而且能迅速對等離子體弧產(chǎn)生響應(yīng)，實現(xiàn)引弧和恒流的超快速切 換。

圖1是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
一種電感儲能微秒級高功率脈沖電流源，包括電感充電電路1、電感放電電路和 箝位電路2，所述的電感充電電路1是由勵磁電源V2、電感L和開關(guān)管組成的串聯(lián)回路， 勵磁電源V2為電感L注入磁場能量。所述的電感放電電路是由負載、續(xù)流二極管Dl和 電感L組成的串聯(lián)回路，所述的箝位電路2跨接在電感充電電路1上，如圖1所示。所 述的開關(guān)管包括場效應(yīng)管Si，以及由多個場效應(yīng)管串聯(lián)組成的場效應(yīng)管S2，在本實用新型中，所述的場效應(yīng)管S2由3 5個場效應(yīng)管串聯(lián)而成，勵磁電源V2、開關(guān)管Si、電 感L以及場效應(yīng)管S2組成串聯(lián)回路。場效應(yīng)管Sl用于控制電感L儲能的大小，場效應(yīng) 管S2在閉合時和場效應(yīng)管Sl共同為電感L勵磁，關(guān)斷時電感L能量向負載釋放。如圖1所示，所述的勵磁電源V2的正極與場效應(yīng)管Sl的漏極相連，場效應(yīng)管 Sl的柵極接用于控制場效應(yīng)管Sl關(guān)斷或閉合的驅(qū)動電路，場效應(yīng)管Sl的源極接電感L 的一端，電感L的另一端接場效應(yīng)管S2的漏極，場效應(yīng)管S2的柵極接用于控制場效應(yīng)管 S2關(guān)斷或閉合的驅(qū)動電路，場效應(yīng)管S2的源極接勵磁電源V2的負極。所述的負載為負 阻性的負載，如等離子體弧，等離子體負載并接在場效應(yīng)管S2上，所述的續(xù)流二極管Dl 的負極接在場效應(yīng)管Sl的源極與電感L之間，續(xù)流二極管Dl的正極接在勵磁電源V2的 負極與場效應(yīng)管S2的源極之間。所述的箝位電路2包括可調(diào)箝位電壓源VI，可調(diào)箝位 電壓源Vl使脈沖電流源的空載電壓箝位于可控范圍之內(nèi)，可調(diào)箝位電壓源Vl的正極接 箝位二極管D2的負極，箝位二極管D2的正極接場效應(yīng)管S2的漏極，所述可調(diào)箝位電壓 源Vl的負極接勵磁電源V2的負極。箝位二極管D2在輸出空載時配合可調(diào)箝位電壓源 Vl對輸出電壓進行箝位。在工作時，場效應(yīng)管S2處于常閉狀態(tài)，平時輸出被短接，因此無輸出電壓電 流。當激勵脈沖到來時，勵磁電源V2通過場效應(yīng)管Sl和場效應(yīng)管S2為電感L勵磁， 電感L的電流因此線性上升，經(jīng)過幾十毫秒的勵磁時間，電感L的電流到達設(shè)定的脈沖電 流峰值時，場效應(yīng)管S2和場效應(yīng)管S2同時斷開，電感L感應(yīng)出的高壓被可調(diào)箝位電壓源 Vl和箝位二極管D2所箝位，當高壓引弧成功時，電感L的電流流經(jīng)負載，即等離子體， 維持脈沖周期內(nèi)的等離子體弧。在引弧之前，負載等效為空載，則電感L的電流由箝位 二極管D2返回至電壓源，箝位電壓可調(diào)，從而使得輸出空載電壓連續(xù)可調(diào)，引弧后，負 載呈低阻態(tài)，箝位二極管D2截止。
權(quán)利要求1.一種電感儲能微秒級高功率脈沖電流源，其特征在于包括電感充電電路(1)、電 感放電電路和箝位電路(2)，所述的電感充電電路⑴是由勵磁電源V2、電感L和開關(guān) 管組成的串聯(lián)回路，所述的電感放電電路是由負載、續(xù)流二極管Dl和電感L組成的串聯(lián) 回路，所述的箝位電路(2)跨接在電感充電電路(1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電感儲能微秒級高功率脈沖電流源，其特征在于所述的 開關(guān)管包括場效應(yīng)管Si，以及由多個場效應(yīng)管串聯(lián)組成的場效應(yīng)管S2，勵磁電源V2、開 關(guān)管Si、電感L以及場效應(yīng)管S2組成串聯(lián)回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電感儲能微秒級高功率脈沖電流源，其特征在于所述的 勵磁電源V2的正極與場效應(yīng)管Sl的漏極相連，場效應(yīng)管Sl的柵極接驅(qū)動電路，場效應(yīng) 管Sl的源極接電感L的一端，電感L的另一端接場效應(yīng)管S2的漏極，場效應(yīng)管S2的柵 極接驅(qū)動電路，場效應(yīng)管S2的源極接勵磁電源V2的負極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電感儲能微秒級高功率脈沖電流源，其特征在于所述 的負載為等離子體，等離子體并接在場效應(yīng)管S2上，所述的續(xù)流二極管Dl的負極接在 場效應(yīng)管Sl的源極與電感L之間，續(xù)流二極管Dl的正極接在勵磁電源V2的負極與場效 應(yīng)管S2的源極之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電感儲能微秒級高功率脈沖電流源，其特征在于所述 的箝位電路(2)包括可調(diào)箝位電壓源VI，可調(diào)箝位電壓源Vl的正極接箝位二極管D2的 負極，箝位二極管D2的正極接場效應(yīng)管S2的漏極，所述可調(diào)箝位電壓源Vl的負極接勵 磁電源V2的負極。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電感儲能微秒級高功率脈沖電流源，其特征在于所述的 場效應(yīng)管S2由3 5個場效應(yīng)管串聯(lián)而成。
專利摘要本實用新型涉及一種電感儲能微秒級高功率脈沖電流源，包括電感充電電路、電感放電電路和箝位電路，所述的電感充電電路是由勵磁電源V2、電感L和開關(guān)管組成的串聯(lián)回路，所述的電感放電電路是由負載、續(xù)流二極管D1和電感L組成的串聯(lián)回路，所述的箝位電路跨接在電感充電電路上。本實用新型可以在負阻性負載上產(chǎn)生電流可控的高功率脈沖電源，并且引弧電壓可以調(diào)節(jié)；本實用新型不僅具有很好的恒流特性，而且能迅速對等離子體弧產(chǎn)生響應(yīng)，實現(xiàn)引弧和恒流的超快速切換。
文檔編號H02M9/02GK201805367SQ20102050905
公開日2011年4月20日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者陳滋健 申請人:合肥華耀電子工業(yè)有限公司