(整理)高功率脉冲电源
一种回扫充电型大功率脉冲电源的设计
收 稿 日期 ： ０ ０ １ — ７ ２ １— ０ ２
取样值 送 到控保 电路 中的 比较器 。在 终 点 ， 达 ｉ
３陕西延 长 中煤榆 林 能化 有 限公 司， ． 陕西 榆 林 ７８ ０ ） １５ ０
摘 要 ： 中阐述 了一 种 基 于 回扫 充 电的 － ５ｋ ／ ０Ａ 的 大功 率脉 冲 电 源 的 设计 ， 细 介 绍 了回扫 充 电的 工 作 原 文 ７ Ｖ ４ 详
理 ， 出 了 系统设 计 方 案 、 给 参数 计 算 和 实验 结 果 。 结果 表 明 此脉 冲 电 源能 够 满足 指 标 要 求 ， 有 较 高 的精 度 和 可 靠 具 性 ， 相 关工 程 设 计有 一 定 的 参考 意 义 。 对
远 距 离 微 波通 讯 技 术 。
到最 大值 （。 ， 出赋 能结 束 指令 ， 电开关 管 随 ， ） 输 充
即关 断 。 由于铁 心 内磁 场 不允许 突 变 ， 压器 次级 变
第 ２期
邓 凤军 。 ： 种 回扫 充 电 型 大 功率 脉 冲 电源 的 设计 等 一
ＶＤ ３ Ｐ ＦＮ
流 ， 得 高 功 率 直 流 电源 ： 获
压 脉 冲变压 器 ， 为阻抗 变换 器 ， 作 升高 脉 冲电压 ， 使 人 工线 （ Ｆ 对 负载 进 行 匹配 放 电 ， Ｐ Ｎ） 建立 负 载 与调
制 器之 间的 匹配关 系。图 ３中 ， 为赋 能时间 ； 为 人 线 充 电时 间 ； 为充 电后 保 持 时 间 ； 为 放 电 后 保持 时间 ； 为脉 冲重复周期 。 在 期 间 ， 定时 器通过 控保 电路输 出赋 能脉 冲 ｄｙ 和 ｄｙ。 电开关 管 Ｖ ， 通 ， 流 电源 电压 ｒ， ｒ 充 Ｖ 导 直
脉冲功率在快速加热方面的应用
脉冲热压机
• 脉冲热压机，脉冲热压机利用变压器产生一个低电压的大电流， 通过焊接头令其迅速发热。这里的脉冲电流，具体可以指电流 的ON及OFF频率比例，此脉冲比例越大，电流输出越大，焊 接头升温越快。脉冲热压机将工件置于夹具（如有需要，可启 动真空将其固定）。将夹具送至焊接头下，按双开始键，焊接 头下压着工件（开始加热），温度按输入参数迅速上升及准确 恒温，最多可达4个温区（此时焊锡回流），吹气冷却（焊锡 凝固），焊接头上升（完成）。 • 通过在热压头上加载一定的脉冲电压，热压头发热，将与此相 连接的物体升温，当温度升到焊锡熔点后（即升到事先设定的 温度后），将与此相连的物体间锡熔融并将其连接在一起。一 般的脉冲热压机使用温度闭环的控制。 • 脉冲热压机应用在以下产品生产工艺中：USB排线焊接、软排 线FFC与软性线路板FPC或硬性线路板PCB的焊接、TCP与线 路板PCB或软性线路板FPC之间的焊接、软性线路板FPC与线 路板PCB之间的焊接等。
脉冲功率技术在快速加热中的应用
武汉大学 电气工程学院 School of Electronic Engineering and Automation,WHU.
摘要
• 脉冲功率技术又称高功率脉冲技术，它是一个研究在相对较长的 时间里把能量储存起来，然后经过快速压缩、转换，最后有效释 放给负载的新兴科技领域。 • 它的技术特点是高脉冲功率、短脉冲持续时间，高电压和大电流。 脉冲功率技术的应用非常广泛，其中快速加热就是一种。一般所 说的脉冲加热特别指工业上的脉冲热加工。 本文基于脉冲功率技术在快速加热中的应用为线索 首先，是讲诉了脉冲功率系统的基本组成和经典的Marx发生器； 其次，给大家讲解了什么是脉冲电流，它的特点和作用是什么； 随后，重点讲了脉冲功率技术热加工的原理及其应用，介绍了脉 冲热压机； 最后，是阐述了一下脉冲热加工的研究现状，展望了它的未来。
脉冲功率电源辐射电磁场测量与分析
第21卷第9期强激光与粒子束Vol.21,No.9 2009年9月HIGH POWER L ASER AND PAR TICL E B EAMS Sep.,2009 文章编号: 100124322(2009)0921426205脉冲功率电源辐射电磁场测量与分析3曹荣刚, 邹 军, 袁建生(清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统国家重点实验室,北京100084) 摘 要: 对采用三电极气体间隙放电开关的脉冲功率电源和采用可控硅开关的脉冲功率电源进行了辐射电磁场测量与分析。
所研究的脉冲功率电源的脉冲持续时间为ms量级,电流峰值为几十到几百kA。
使用多组微分式磁场探头和高采样率、高存储深度的数字示波器进行了磁场测量;通过探头校对实验,对探头系数进行了校验。
通过对微分测量结果的校正与积分运算,得到了磁场的时域波形。
分析了低频段按照探头系数的计算方法和积分处理方法的关系,总结了时域波形重构的一些方法。
得到了两种电源的电磁场特性:三电极气体间隙放电开关产生的磁场频谱范围可达10M Hz,而可控硅开关产生的磁场在1M Hz以内;其辐射电场微弱。
关键词: 脉冲功率电源; 气体间隙开关; 可控硅开关; 电磁场测量; 电磁干扰 中图分类号: TM8 文献标志码: A 脉冲功率电源周围通常有测量和控制等电子设备,多模块组合电源本身也有许多触发控制电路与设备,它们很可能会受到脉冲功率电源产生的强电磁干扰影响而不能正常工作甚至损坏。
因此,需要测量脉冲功率电源周围的电磁场,分析其是否超过相应的电磁限定标准。
对于不符合电磁环境要求的情况,必须实施抑制电磁干扰的措施,以确保脉冲功率电源及其它系统安全可靠运行,使整个工作平台实现电磁兼容[1]。
文献[2]通过实验与测量分析了Marx脉冲发生器中气体间隙开关导通时产生的电磁干扰。
其电压等级为80kV,开关间隙是25mm,辐射磁场的主频段在20～30M Hz之间。
本文主要研究了采用气体放电开关和可控硅开关的脉冲功率电源,通过实验测量得到两种电源周围辐射电磁场。
高性能大电流脉冲电源的设计与实现
高性能大电流脉冲电源的设计与实现曹海源胡婷婷韦尚方万强孙斌卢常勇（武汉军械士官学校光电技术研究所，湖北武汉 430075）摘要 本文针对高功率脉冲DPSSL对激光电源的要求，综合运用了ARM7单片机控制技术、串联VICOR模块可调稳压源、IGBT功率器件及各种保护电路，设计并实现了小型、高效的半导体泵浦激光器驱动电源，具有电压调节范围宽、峰值电流高、控制精度高、良好的稳定性和高低温环境适应性等特点。
测试表明：电源整机运行稳定可靠，达到了很高的技术指标要求，可广泛应用于军用激光测距、激光雷达、激光对抗等领域。
关键词 驱动电源；ARM7；电流脉冲；IGBT；VICOR模块中图分类号 TN248.4 文献标识码 BDesign and Realization of High Performance and Strong Current Pulse Power Supply Cao,Hai-yuan Hu,Ting-ting Wei,Shang-fang Wan,Qiang Sun,Bin Lu,Chang-yong(Opto-electronics Facility, Wuhan Ordnance Noncommissioned Officers School,Wuhan, Hubei, 430075, P.R.China)Abstract: In this paper, according to the request of the high power pulse DPSSL, we design and implement a compact, high efficiency power supply for DPSSL, which combines the control technology of ARM7 MCU, tunable voltage stabilizer using VICOR modules in series structure, IGBT power components, closed loop adjusting circuit, and various protective measures. It is specified as wide tuning range of the voltage, high peak current, high control precision, high stability, high adaptability to the high-low temperature, and so on. Test and measurement results show that our power supply operates steadily and reliably, and well meets the request of the performance index in the project. It can be widely applied in military laser rangefinder, Lidar, laser counterwork, and so on.Keywords: power supply; ARM7; current pulse; IGBT;VICOR module1 引言DPSSL（Diode Pumped Solid-State Laser）出现于八十年代末，与传统的灯泵固体激光器相比，它具有效率高、寿命长、结构紧凑、稳定性高等特点，广泛应用于军事、航空航天等领域中。
高功率开关型脉冲YAG激光电源
ｃｉ ｕｉ ｐａ ｍ ｅｒ ａ ｄ １ ｇｉ ａｌ ｃ ｎｔ ｒｃ ｔ ｒａ ｅｔ ｓ ｎ ｏ ｃ ｏ ｒｏ１ ｃｉ ｕｉ ｗｉ ｈ ｃ ｔ ｔ ｕｎ ｑｕ ａｄｖ ｎｔ ｅｓ ｅｒ ｉ ｒ ｉ ｅ ａ ａｇ ｗ ｅ ｎｔ ｏｄｕ ｅｄ． ｃ
Ｋｅ ｗｏｒ ｙ ｄｓ： ｓ ｔ ｈｉｎ ｐｏ ｗｉ ｃ ｇ ｗｅｒ ｓｕ ｐｐ１ Ｙ， Ｐ Ｍ， ｒ ｏｎ ｃ ｎｖ ｔｅ ｕ ｎｇ Ｗ ｅｓ ａｔ ｏ ｅｒ ｒ ｓｉ ｐｏ ｒ Ｍ ｗｅ ｏｓＦ Ｔ Ｅ Ｓ ， ｐｕ１ ｅｄ ＹＡ １ ｅｒ ｓ Ｇ ａｓ
维普资讯
《 激光杂志 》 ０ ２年第 ２ 卷第 ５ ２０ ３ 期
Ｌ Ｓ ＲＩ Ａ Ｅ ＯＵＲ Ｌ（ １２ ． ．．０ ２ ＮＡ Ｖｏ ．３ Ｎｏ ５ ２ ０ ）
６ ３
高功 率 开 关 型脉 冲 Ｙ 光 电源 Ｇ激 Ａ
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脉冲功率技术综述
型（笔者的发明专利），它们均利用爆炸 线、径向传输线和螺旋传输线。
激波加热惰性气体成等离子体作磁流
（２）Ｂｌｕｍｌｅｉｎ线
体，因此具有异常高的磁雷诺数和窄脉
它是一种双层传输线，匹配负载能
宽输出；而 ＭＦＣＧ－ＭＨＤ 型是利用爆炸磁 获得线的充电电压值，通常分为平板型
通压缩为 Ｍ Ｈ Ｄ 机的磁体励磁，从而得到 和同轴型，图 １２（ａ）表示 Ｂｌｕｍｌｅｉｎ 线工
脉冲功率技术综述
■ 武汉大学电气工程学院电磁发射研究所 王 莹
概 念
１． 脉冲功率定义 尽管脉冲功率学科已诞生 ４０ 余年， 并被《中国电气工程大典》收录，被国 务院定为二级学科；但世人至今知之甚 少或了解不全面。就其字面而言，“脉 冲”表示在时间间隔宽度内输出的量数 值，“功率”是单位时间内的能量（Ｊ／ｓ）， 合义便是以脉冲形式出现的功率（单位 时间能量），即“脉冲功率”（ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｄ ｐｏｗｅｒ）。 但涵义并非如此简单。由于历史上 最初提出该术语人的疏忽和翻译的不甚 考究，对“脉冲功率”的字面涵意并不 能完全顾名思义地理解。现代人常对 ｐｕｌｓｅｄ ｐｏｗｅｒ这样解释：将电能慢慢地高 密度储存起来，然后脉冲地短时间快速 释放出来，从而获得巨大脉冲功率。 显然这里有两处词不达意：第一，自 然界有多种脉冲功率型式，诸如水库水 闸放水、地震、海啸、火山喷发、星球碰 撞、核爆炸、雷电等都有脉冲功率出现； 而电脉冲功率仅是其中的一种。４０ 年前 提出“脉冲功率”术语的人认为其他型式 的脉冲功率不可控、不便应用，他们就省 去了“电”字，仅用 ｐｕｌｓｅｄ ｐｏｗｅｒ 直接代 表“电脉冲功率”到现在。第二，从字面
图 ４ 全电感隔离型 Ｍａｒｘ 发生器
功率；三是空间和时间压缩并举。因为 提高功率的办法只有增多能量或缩短释 放时间；因此，脉冲功率系统应当包括 三大部分：①储能或脉冲发生系统；② 脉冲压缩或成形系统；③负载及其应用 系统。如图 ２ 所示。
脉冲功率电子学(概述)
Paul Robinson，圣地亚国家实验室的主任在美参议 院武装力量委员会听证会上的发言： 圣地亚实验室是NNSA (国家核安全局)所属的三大国 家实验室之一，负责进行核武器的研究和开发。圣地亚 的工作是对核弹头上几乎所有的非核子系统进行设计、 开发、鉴定和确认。我们的工作范围包括保险系统、引 信系统和点火系统；安全、保安和使用控制系统；对核 武器制造和拆卸工程的支持； 为军方提供现场支持，以及对库存核武器进行监测和 提供支持。我们为有关核武器的计划进行实际工作，包 括情报、不扩散和条约核查技术。作为一个有着多计划 的国家实验室，圣地亚不仅为DOE的能源和科学办公室 进行研究和开发工作，而且在我们的特殊能力能够作出 重大贡献时，我们还为脉美冲功国率电其子学它(概述国) 家安全机构工作。
脉冲功率电子学(概述)
脉冲功率特点
慢充电储能，快放电； 在许多情况下，脉冲的幅值更高； 输出脉冲功率大； 脉冲上升时间更短，脉宽更小； 在许多情况下，需要输出重复脉冲； 回路元件多，加工工艺要求高，总体结构复杂． 负载多样性，复杂性
脉冲功率电子学(概述)
• 本质还是C、R、L之间的配合得到符合要求 的波形
脉冲功率
脉冲功率技术，则是一门新兴的技术。
从上世纪70年代后期，随着核物理技术、电子束、 加速器、激光、放电理论和等离子体技术等的研究和 日益广泛的应用，脉冲功率技术才得到重视和迅速的 发展。
脉冲功率电子学(概述)
脉冲功率
脉冲功率（pulsed power）：意思是以脉冲形式 出现的功率（单位时间能量）。
脉冲波形本身的参数
除能量和功率外，脉冲波形本身参数还有： 上升时间、下降时间、脉冲宽度和平顶的波纹度
等。 上升时间：电压峰值从10%上升到90%所需要的时间。 下降时间：同理。
脉冲功率电子学(概述)
种类
二极管有多种类型，包括硅二极 管、锗二极管、肖特基二极管等， 每种类型都有其特定的应用场景 和优缺点。
性能参数
二极管的性能参数包括正向压降、 反向击穿电压、反向电流等，这 些参数对脉冲功率电子学的应用 至关重要。
PART 04
脉冲功率的应用实例
REPORTING
WENKU DESIGN
高能物理实验
医学成像
脉冲功率电子学在医学成像领域也发挥 了重要作用，如脉冲超声成像和核磁共 振成像等，能够提供高分辨率的医学图 像，帮助医生进行疾病诊断和治疗。
工业加工设备
激光切割和焊接
脉冲功率电子学在工业加工领域应用 于激光切割和焊接，通过产生高能脉 冲激光束，实现高效、精确的切割和 焊接操作。
等离子体处理
的脉冲。
种类
开关管有多种类型，包括晶体管、 可控硅整流器、绝缘栅双极晶体 管等，每种类型都有其特定的应
用场景和优缺点。
性能参数
开关管的性能参数包括开关速度、 导通和截止状态下的电压和电流、 反向击穿电压等，这些参数对脉 冲功率电子学的应用至关重要。
电容
工作原理
电容是一种储能元件，通过电荷的积累来储存能量。在脉冲功率电 子学中，电容用于储存能量以产生高电压和大电流的脉冲。
新型电子器件的研究
随着材料科学和微电子技术的不断发展，新型电子器件如碳纳米管、二维材料等在脉冲功率电子学中的应用前景广阔 ，有望提高电子器件的耐压、耐流和散热性能。
数字化控制技术的应用
数字化控制技术可以实现对脉冲功率电子系统的精确控制和智能管理，提高系统的稳定性和可靠性，降低能耗和维护 成本。
交叉学科融合发展
脉冲功率电子学(概述 )
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高功率脉冲电源学院（系）：电气工程学院班级：1113班学生姓名：高玲学号：21113043大连理工大学Dalian University of Technology1分类及结构原理高功率脉冲最早始于30年代，随着用电容器放电产生X射线的出现，经过了几十年的发展，目前高功率脉冲电源应用范围非常广泛，例如用于闪光X射线照相、高功率激光、大功率微波、电磁脉冲、电磁发射(或推进)、粒子束武器和电磁成形等离子体物理与受控核聚变研究、核爆炸模拟等方面。
‘如图1所示。
高功率脉冲电源包括初级能源、中间储能脉冲成形系统及转换系统等几个部分。
图1. 高功率脉冲电源组成框图脉冲功率的形成过程是：首先经过慢储能，使初级能源具有足够的能量；其次，向中间储能和脉冲形成系统注入能量；再次，能量经过储存、压缩、形成脉冲或转化，等复杂过程之后，最后快速释放给负载。
(1)初级能源为小功率的能量输入设备，如电容器的充电机、电感线圈的励磁电源、飞轮电机的拖动电机，其能源来在电网。
(2)中间储能设备有以电容器和Marx发生器为例的电场储能，以常温或超导电感线圈为例的磁场储能，以各类具有转动惯量的脉冲发电机为主的机械储能，以蓄电池、磁流体发电机、爆炸磁通压缩发生器为代表的化学储能，以及以核能磁流体发电机为例的核能初级能源，等等。
(3)能量转换与释放系统主要包括各种大容量闭合开关和断路开关及各种波形调节技术设备。
脉冲功率装置初级能源的储能方式主要包括：以电场形式储能的电容器、以磁场方式储能的电感器、机械能发电机、化学能装置以及核能等。
如表1所示。
(1)电容储能简单、技术成熟，因此它的应用最为广泛，如惯性约束、强激光、粒子束武器、大功率微波等。
世界上一些著名的脉冲功率装置都采用电容储能放电回路，如美国的PBFA．II等。
(2)电感储能最大的优点是储能密度大，所以倍受研究者的关注。
电感储能技术在诸如受控等离子体物理、受控核聚变、电磁推进等现代科学技术领域中，都有着极为重要的应用。
(3)机械储能具有储能密度高、结构紧凑、易做成移动式，且提取十分方便等优点，因此也得到了广泛的应用。
目前，其主要的应用领域有：近代同步加速器、托卡马克热核装置、等离子体。
箍缩、大型风洞装置、大截面金属对头焊接等。
表1. 脉冲功率电源组成及关键技术三种常用储能方式的各种性能比较，如表2所示。
由于电容器在工业上得到了广泛应用，在电磁轨道炮发展的起步阶段，人们通常把电容器组作为提供电源的首选。
利用闭合开关可以对脉冲的形状进行相对灵活的控制。
重点实验室组建的高功率脉冲电源是电容器储能方式。
表2. 常用储能方式研究水平2 国内外研究概况高功率脉冲电源是为脉冲功率装置的负载提供电磁能量的装置，构成脉冲功率装置的主体。
高功率脉冲电源是随着高功率脉冲技术的发展而发展的。
高功率脉冲技术发源于英国的阿尔马斯登(Aldermaston)原子武器研究中心的J．C．马丁及其领导的脉冲功率小组。
他们的开创性研究工作闻名于世界，该小组的许多成员，如：I．D．Simith，T．H．Martin，ED．A．Champeny,EW．Spence 等为脉冲功率的发展都做出了很大的贡献。
从20世纪60年代中期起，美国的圣地亚实验室一直领导了脉冲功率发展的世界新潮流。
在国防部(DOD)和能源部(DOE)的支持下，许多与国防有关的研究所，一些著名的大学，还有几个公司都积极投入了这方面的研究工作。
美国武器军事实验中心(ARL．WMRD)已经建造了4．5MJ的脉冲电源系统，早期场发射公司生产了一系列小型300kV-2MV，3-5kA，20ns闪光X射线机，离子物理公司将静电加速器对传输线直流充电，生产了FX．25至IJFX．100型脉冲功率装置，以后才建造了大批规模一个比一个大的油介质和水介质传输线装置，其研究处于世界领先。
美国的主要研究机构有：圣地亚实验室(Sandia)，利弗莫尔实验室(Livemore)，洛斯阿拉莫斯实验室(Los Alamos)，海军研究实验室(NRL)，海军水面武器中心(Nswc)，空军武器实验室(NFWL)，陆军实验室(HDL)，康乃尔大学(Conell)，马里兰大学(Malyland)，德克萨斯大学(Texas)，物理国际公司(PI)，麦克斯韦公(Maxwell)等等。
在美国，研究与制造分工明确，使用单位与研究单位关系也比较协调，技术也比较先进。
俄罗斯(前苏联)的重要研究机构有：库尔恰托夫原子能研究所，列别捷夫物理研究所，叶菲利莫夫电物理装置研究所，实验物理研究所(Arzamas-16)，新西伯利亚的大电流研究所，电物理研究所和核物理研究所f121。
俄罗斯在重复频率运行的脉冲功率装置和脉冲径向线加速器研究方面独具特色。
所生产的基于Tesla变压器技术的“Sinus”和“Radan”系列脉冲功率装置，结构紧凑，易于重复频率工作，他们在高功率微波(HPM)研究方面，在世界上处于领先地位。
欧洲的研究所使用单模块贮能的电容器建立了高效灵活的LRC脉冲成形单元，可以贮能50 kJ，峰值电流50KA。
德国从1998年开始研究能量密度为214MJ/m3的高能放电电容器，并在2002年研制了紧凑式高功率放电装置。
韩国在2000年建立了300kJ的脉冲电源模块，充电电压22kV，电流150kA，整个系统的总贮能214MJ。
我国的主要研究机构：中国工程物理研究院，中国原子能科学研究院，西北核技术研究所和长沙国防科技大学以及中国科学院的电子、电工所，清华大学电机工程系等。
我们国家主要依靠自己的力量，建造了一些与国际上同类装置具有同等水平的机器，进行了许多有特色的物理实验，取得了一系列重大成果。
从80年代以来，我国相继进行了集体离子加速、准分子激光、自由电子激光、高功率微波、电磁轨道炮、抗核加固、闪光X射线照相等高新技术研究，先后建造20余台强脉冲电子束加速器，为开展强流束物理及应用研究创造了良好条件。
现在已经有几十台高功率脉冲装置在运行，如中国工程物理研究院的8MVl00kA，脉宽80ns的“闪光一号”相对论电子加速器以及12vM束流2kA的直线感应电子加速器，西北核技术研究所的1．47MV0．72MA，脉宽70～80ns的“闪光二号"相对论电子加速器等1161。
弹道国防科技重点实验室自开展电热化学(Electrothermal Chemical，ETC)发射系统研究以来，经过多次改扩建，形成了目前用于中小口径电热化学发射研究的2MJ脉冲电源系统。
这些都标志着我国在脉冲功率技术领域取得的进展。
为了适应脉冲功率技术的发展，1976年在美国举行了第一届电气与电子工程师协会(IEEE)脉冲功率技术国际会议，交流了研究工作的进展和成果。
在1979年举行了第二届国际会议，之后，这类国际会议每两年举行一次，直至现在。
同时，随着研究成果和参考文献的同益增多和丰富，美国在1981年就成立了脉冲功率技术文献中心，向有关研究人员和部门提供技术资料。
由于脉冲功率技术在军事应用领域得到更为广泛的使用，北大西洋公约组织的研究和发展机构，1983年及以后，多次举办了关于脉冲功率技术的高级研究讲座，并出版了研究论文专集。
脉冲功率技术的研究和应用的迅速发展也给高等教育提出了要求。
在美国、日本，德国等国家的一些研究部门和高等学校均已开设了脉冲功率技术专业系列课程、实验和设计。
还不定期地举办国际性的有关脉冲功率技术的讲习班，编写了讲义和参考资料。
现在，高功率脉冲技术不只为国防科研服务，脉冲功率技术在国民经济中有着广阔的应用前景，如工业辐照加工，材料表面处理，工业烟气治理，食物消毒，保鲜等等。
高功率脉冲电源的今后发展方向，由以下几个重要方面构成：(1)由单次脉冲向重复的高平均功率脉冲发展；(2)储能技术——研制高储能密度的电源；(3)开关技术——探讨新的大功率开关概念和研制高重复频率丌关；(4)绝缘技术——满足设备和开关小型化的要求：(5)开辟新的应用领域。
3 设计实例3.1 应用场合及技术指标高功率脉冲电源是将储存的高密度能量进行快速压缩、转换或直接释放给负载，主要应用在受控热核聚变研究和表面材料处理等领域。
在表面材料磁控溅射研究中，高功率脉冲电源因其高脉冲峰值功率和低脉冲占空比在磁控溅射中产生高金属离化率、高能量离化粒子，从而使得沉积致密、薄膜能高。
目前国内研制的高功率脉冲磁控溅射电源尚处于起步阶段，高峰值功率脉冲和重复频率工作性能是其设计难点。
基于晶闸管触发真空开关的功率技术分别受关断性能、触发寿命等限制。
现研制一台瞬时功率1MW 的高功率脉冲电源样机，设计采用IGBT逆变技术、IGBT均流斩波技术和数字化控制技术，实现了应用于磁控溅射领域的高功率脉冲电源。
具有高峰值功率、重复工作频率、小型化等特点。
3.2 电源方案为满足磁控溅射领域的应用要求，电源需具备连续可调稳压功能和过流过热打火保护功能。
电压上升时间应小于2μs。
图2示出电源结构图。
图2. 电源结构图设计电源为恒压控制方式，输出峰值电压、电流为2KV/500A，脉宽10~60 s，频率10Hz～1kHz。
3.2.1 主回路设计图3为主回路结构。
初级能源部分是提供能量输入的“慢储能”过程，具体过程是：三相交流电经EMI滤波、三相不可控整流后，进入工频滤波环节。
其中滤波电容可通过放电回路实现安全放电。
由两个半桥IGBT模块搭建全桥逆变电路，通过变压器变频整流电路将能量快速传送到储能电容中，针对储能充放电流的特殊要求，采用PWM芯片SG3525和89F51作为控制系统的核心。
图3. 主回路电路图中间能源部分为初级能源提供恒定的负载，为重复频率的功率脉冲提供能量。
该设计选用高频低阻电解电容与高频高压大电流电容构成中间能源部分。
既提高了电源系统的短时高功率输出能力，又具备持久的动力性能，可充分发挥高功率密度和高能量密度优势。
斩波电路中，通过选用相同型号的器件，利用IGBT 均流特性及驱动信号间100ns范围内的延时，选择合适的栅极电阻和布局来实现静、动态均流。
当电源主回路闭合运行后，中间能源经过短暂的预充电过程，控制器输出脉冲控制信号，经逻辑判断后驱动IGBT均流斩波。
针对负载装置的短路状态特性，将控制器输出的给定信号和脉冲信号与电流采样进行逻辑判断后驱动开关器件，该控制方式具有简单易行、保护动作快速响应、不易被干扰等优点。
在IGBT导通，可用二阶动态电路分析能量的传递过程。
将负载侧阻抗并入回路阻抗中，则中间储能、脉冲输出、负载可用图4表示。
当开关器件导通时，写出电路方程为：Ri+Ldi/dt+(1/C)∫idt=U0，将其微分可得Ld-2i/dt2+Rdi/dt+i/c=0。
初始条件为：I|=0，U C|t=0=U0，设阻尼参数α=R/2，t=0设计电路使得电源工作在过阻尼状态（即α>1），则回路电流为：图4. 脉冲输出简化图则电流峰值为：到达电流峰值的时间为：可知，电容在整个斩波过程中一直在释放储存的电场能量，放电过程中i(t)前，此间，电要从小到大再缓慢趋于零的变化。