高频纳秒脉冲调制器的分立磁耦合驱动器设计 |
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引用本文: | 陈磊,李国超,张戈,朱才会,邱剑,赵晖,刘克富.高频纳秒脉冲调制器的分立磁耦合驱动器设计[J].强激光与粒子束,2024(5):38-45. |
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作者姓名: | 陈磊 李国超 张戈 朱才会 邱剑 赵晖 刘克富 |
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作者单位: | 复旦大学信息科学与工程学院 |
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基金项目: | 国家自然科学基金青年基金项目(51877406); |
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摘 要: | 随着高压纳秒固态脉冲发生器在生物、工业和环境等领域的应用日益广泛和深入,脉冲波形、电压幅值、脉冲持续时间、脉冲重复频率等参数已成为特定脉冲功率应用所需的基本可控变量。为了进一步减小电源的体积、降低成本,提出一款以正极性Marx为主电路、多个脉冲变压器为核心驱动器、具有纳秒级前沿高重复频率的高压纳秒脉冲调制器。提出的驱动器结构紧凑,无需提供多路隔离供电的驱动电源,可以在高重复频率下实现两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)的栅极电压快速同步上升和下降,获得百纳秒以内、幅值可控的栅极驱动电压。不仅最大脉宽不受磁芯饱和的限制,而且负偏置电压使开关管可控关断,同时在一定程度上避免了电流流过MOSFET米勒电容而引起的寄生导通,提高了电路工作的可靠性。此外,研究了不同匝数和磁芯材料对驱动波形的影响。搭建了一台14级脉冲调制器样机,测试结果表明,基于该驱动器下的调制器输出电压和脉宽都连续可调,具有改变脉冲轮廓的能力,最大输出电压可达5.5 kV,脉宽调节范围为100 ns~50 ms,最小上升时间约18 ns,重复频率为100 kHz。
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关 键 词: | 脉冲调制器 脉冲变压器 分立磁耦合驱动器 高频纳秒脉冲 脉冲轮廓 |
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