新型高压快脉冲发生器
脉冲振荡波高压产生原理
脉冲振荡波高压产生原理
脉冲振荡波高压产生原理
脉冲振荡波高压技术是一种常用的高压电源，它可以在很短的时间内
产生几千伏至几十万伏的高电压，被广泛应用于科技领域中的粒子加
速器、等离子体物理、物种杀灭等领域。
本文将介绍脉冲振荡波高压
产生原理。
一、简介
脉冲振荡波高压产生基于电磁波的反馈过程，主要由截止器、储能电
容和屏蔽等组成。
通过周期性放电的方式产生谐振，然后将储能电容
器内的电能释放在放电线圈中，形成一个短脉冲的高压信号。
二、工作原理
1. 储能电容充电
在正常工作状态下，储能电容器内充满了电能，电容的电压随时间线
性增长。
在电容内充满了足够的电能之后，放电冲击波就可以完全激发。
2. 放电环节
放电冲击波不仅仅是由电容电压持续增长的结果。
当电容器中能量集
中时，高压释放通道也会在此时彻底打开，将电容器内的能量释放到
两端的放电线圈中。
能量释放的过程就是脉冲振荡波高压的产生过程。
3. 感应
当从电容器中释放出一个很强的电磁脉冲时，它会通过感应的方式，
在放电线圈中产生一个比储能电容器本身的电流大几倍的瞬间电流脉冲。
这种瞬间电流脉冲就形成了一个非常强大且短暂的瞬间高压脉冲。
三、结论
以上就是脉冲振荡波高压产生的基本原理。
它是由电容器储能和电容
器放电引起的谐振产生的高压，整个过程需要严格的控制，才能产生
效果可靠、稳定的高压信号。
同时，这种高压产生技术也有一定的危
险性，需要专业人士进行使用和维护。
高压串级延迟击穿开关在快前沿脉冲触发源中的应用
文 章 编 号 ： １ ０—３ ２ ２ ０ ） ０１４—３ ０ １４ ２ （ ０ ７ １ — ７ ４ ０
高 压 串级 延迟 击 穿 开 关在 快 前 沿 脉 冲 触 发 源 中的应 用
孙铁平， 韩娟娟， 吴撼宇， 黄 涛， 张国伟， 丛培天， 蒯 斌 期 Ｏ
孙铁 平等 ：高压 串级 Ｄ Ｄ开关在 快前 沿脉冲触发源中的应用 Ｂ
表 １ 串级 Ｄ Ｄ开 关 参 数 Ｂ
Ｔａ ｌ ｂｅ１ Ｄ ａ ａ ｏ ｅ ｉ ｓｃ ｎ ｅ ｔ ｄ ＤＢＤ ｓ ｉ ｈ ｓ ｔ ｆｓ ｒｅ — ｏ ｎ ｃ ｅ ｗ ｔ ｅ ｃ
图 ２ 单 管 Ｄ Ｄ 开 关 实 物 图 Ｂ
＊
收 稿 日期 ：０ ７０ —７ ２ ０ —２０ ｝ 修订 日期 ：０ ７０ —５ ２ ０ —８１ 基金项 目： 国家 自然 科 学 基 金 资助 课 题 （ ０ ３ ００ １０５２） 作 者 简介 ： ￣ （９ ８ ） 男 ， 士 研 究 生 ， １７ － ， 硕 主要 从 事 脉 冲功 率技 术 研 究 ；ｕ ｐｎ ４ ５ ｓｈ ・ ｏｌ ｓ ｎ ｉｇ １＠ ｏ ｕ ｃＴ。 ｌ
重复频 率等 优点 ， 以应 用于 电磁脉 冲源 、 可 触发源 、 功率 微波 、 冲功 率 等诸 多领 域 ， 以对 输 出脉 冲进 行 陡 高 脉 可 化口 ］ 目前 国 内关 于 Ｄ Ｄ开关 的研究 主要集 中在 １ Ｖ 以下 ，０ｋ 以上 ＤＢ 。 Ｂ ０ｋ １ Ｖ Ｄ开关 的研究 较少 。西北 核技 术研究 所 利 用 国产 Ｐ Ｎ 二极 管进 行 了延迟 击 穿 特性 研 究［ ， Ｉ ４ 获得 了脉 冲陡化 效果 ， ］ 但是 该 器件 的工作 电压小 于 １ Ｖ， ０ｋ 无法 满 足高压 大 电流装 置的需 求 。我们 自行 设计 了高 压 串级 Ｄ Ｄ开 关 ， 成 功应 用 于 快前 沿 脉 冲 Ｂ 并 触发源 ， 获得 了明 显 的脉 冲 陡化效 果 ， 冲前沿 由 ９ ｓ 脉 ５ｎ 减小 到 ２ ． ｓＤ Ｄ开关 工作 电压 ６ Ｖ。 １ ５ｎ ， Ｂ ０ｋ
脉冲高压变压器的概念
脉冲高压变压器的概念
脉冲高压变压器是一种用于产生高压脉冲的装置。
它通常由两个或多个线圈组成，其中一个线圈称为主线圈，另一个或其他线圈称为次级线圈。
主线圈通常由一个脉冲发生器提供电流，而次级线圈则用于产生高压脉冲。
脉冲高压变压器的工作原理是利用电磁感应的原理。
当主线圈中通过电流时，会在次级线圈中产生一个瞬时变化的磁场。
这个磁场变化会导致次级线圈中产生一个电动势，从而产生高压脉冲。
脉冲高压变压器主要用于实验室、医疗设备、通信设备等领域。
它可以将低电压信号转换为高电压脉冲，用于驱动高能粒子加速器、闪光灯、雷达系统等。
同时，脉冲高压变压器也可以用于产生高电场强度，用于电场实验、电击器等应用。
总之，脉冲高压变压器是一种能够产生高压脉冲的装置，利用电磁感应的原理将低电压信号转换为高电压脉冲，并广泛应用于实验室和各种电子设备中。
脉冲信号发生器使用方法 信号发生器操作规程
脉冲信号发生器使用方法信号发生器操作规程由于占空系数≤80%，所以在使用双脉冲或B脉冲输出时，应注意调整，使脉冲的延迟时间加上脉宽时间小于脉冲周期；在使用A 脉冲输出时，应使脉冲宽度小于脉冲周期由于占空系数≤80%，所以在使用双脉冲或B脉冲输出时，应注意调整，使脉冲的延迟时间加上脉宽时间小于脉冲周期；在使用A 脉冲输出时，应使脉冲宽度小于脉冲周期，否则将产生分频或无输显现象。
1、脉冲重复周期（频率）的调整调整范围为1μs～100ms（即重复频率为1MHz），共分1～10μs、10～100μs、100μs～1ms、1？10ms、10？100ms五挡，由周期波段开关实现粗调，由面板上方与之对应的电位器实现细调。
细调旋钮顺时针旋转时周期增大，顺时针旋转到底时，其周期值为高一挡的周期；细调旋钮逆时针旋转时周期减小，逆时针旋转到底时，其周期值为粗调挡刻度所指周期。
2、延迟时间的调整在部分仪器中，延迟时间是指B脉冲前沿相对A脉冲前沿的延迟时间。
调整范围为0.3？3000μs、共分0.3？3μs、3～30μs、30～300μs、300？3000μs四挡，分粗调、细调两种调整。
3、脉冲宽度的调整调整范围为0.1？1000μs、共分0.1？1ps、1？10|is、10？100ns、100？1000ns四挡。
也分粗调、细调两种调整。
A、B脉冲的宽度貌似相等，其相对误差≤±10%。
4、输出幅度及极性选择正、负脉冲由极性开关选择，从同一插孔输出，输出幅度的范围为150mV？20V。
衰减器以1、2、4、8、16倍衰减输出幅度。
幅度细调旋钮顺时针旋转时，幅度增大。
当衰减器置“1”、负载开关置“内”、幅度细调旋钮顺时针旋到底时，输出幅度最大为20V，误差≤±20%。
输出端具有50Ω内负载，也可外接负载，由负载开关选择。
5、脉冲选择输出脉冲有三种，即A脉冲（前脉冲）、B脉冲（后脉冲）、（A+B）脉冲（双脉冲），通过脉冲选择开关选择。
基于雪崩三极管的高重频高压纳秒脉冲产生方法综述
基于雪崩三极管的高重频高压纳秒脉冲产生方法综述赵政;钟旭;李征;顾悦;李涛;李江涛【摘要】激发大气压脉冲等离子体通常对施加脉冲的要求是kV级幅值、ns级前沿和宽度、kHz级重复频率,尤其要求脉冲前沿和宽度尽量小,雪崩三极管脉冲产生电路非常适合于这样的要求.本文综述了基于雪崩三极管的脉冲产生方法.首先介绍了雪崩三极管的基本原理和研究概况,进而介绍了多管串联电路、多级Marx电路、多管并联电路以及脉冲截断电路四种典型电路结构的研究现状,分析了各电路的性能特点,并以多级Marx电路为例理论分析了影响输出脉冲幅值、前沿、后沿、脉宽、重复频率、效率和稳定性等参数的关键因素.最后介绍了多管串联Marx电路、多管并联Marx电路以及多路Marx并联电路三种组合型脉冲产生电路的研究进展,并对基本原理进行了分析.%In order to stimulate atmospheric pressure plasma (APP),it is usually demanded that the applied pulses is with kV amplitude,ns rising time and pulse width,and kHz repetitivefrequency.Intensively,the pulse front edge and width are always requiredto be as short as possible.Fortunately,the pulse generating circuit based on avalanche transistor is much suitable for these parameter requirements.This paper summarized the pulse generating methods using avalanche transistors.Firstly,the basic principle and research status of the avalanche transistor were introduced.And then the research status and performance characteristics of the four typical avalanche transistor-based circuits were detailed,including the series-transistor circuit,Marxcircuit,parallel-transistor circuit and pulse cut-off circuit.Thereafter,the key factors influencing output pulse parameters were theoreticallyanalyzed,such as pulse amplitude,rising time,fall time,pulse width,repetitive frequency,efficiency and stability.At last,the research status and basic theory of three combined avalanche transistor-based circuits were presented,including the series-transistor Marx circuit,parallel-transistor Marx circuit and parallel Marx circuit.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)008【总页数】16页(P33-47,54)【关键词】大气压等离子体;雪崩三极管;脉冲产生电路;Marx电路【作者】赵政;钟旭;李征;顾悦;李涛;李江涛【作者单位】西安交通大学电气工程学院西安 710049;国网四川省电力公司天府新区供电公司成都 610041;西安交通大学电气工程学院西安 710049;西安交通大学电气工程学院西安 710049;西安交通大学电气工程学院西安 710049;西安交通大学电气工程学院西安 710049【正文语种】中文【中图分类】TM832大气压等离子体（Atmospheric Pressure Plasma, APP）作为一种特殊的低温等离子体，其产生方法、形成机理及应用近年来得到越来越广泛和深入的研究[1]。
适用于脉冲电声法的ns级超窄高压脉冲发生器的研制
适用于脉冲电声法的ns级超窄高压脉冲发生器的研制崔翔;唐征岐;施勇;王毅;周荣成;潘捷【摘要】对于电声脉冲法空间电荷测试系统中的高压脉冲电源,论文提出了采用脉冲形成线及振荡电路原理来实现超窄高压脉冲.论文在对脉冲发生原理及形成线的参数对波形影响进行了详细论述与分析的基础上,对超窄高压脉冲电源进行了制作和测试.从测试的结果可以看出,基于脉冲形成线原理的高压脉冲发生器能够形成稳定的超窄高压脉冲(ns级),其脉冲宽度随脉冲形成线的长度增加而线性增加,可适用于不同空间分辨率的电声脉冲法空间电荷测量系统.%According to the electro acoustic pulse method for high voltage pulse power supply in space charge meas-urement system , this paper presents the pulse forming line and the oscillating circuit principle to realize the ultra nar-row pulse high voltage .In this paper , based on the detailed discussion and analysis of the influence of the parameters of the pulse generating principle and the forming line , the ultra narrow high voltage pulse power supply is fabricated and tested .The results of the test can be seen that the high-voltage pulse generator based on the principle of pulse forming line can form a stable ultra narrow high voltage pulse (ns class).With the pulse width of the pulse forming line length increases , and it can be applied to space charge measurement system of pulse electro acoustic method .【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2017(054)017【总页数】6页(P82-87)【关键词】脉冲电声法;ns级;高压脉冲发生器【作者】崔翔;唐征岐;施勇;王毅;周荣成;潘捷【作者单位】上海电力学院,上海200090;上海绿色环保能源有限公司,上海200090;国网上海市电力公司崇明供电公司,上海202150;上海绿色环保能源有限公司,上海200090;上海绿色环保能源有限公司,上海200090;上海绿色环保能源有限公司,上海200090【正文语种】中文【中图分类】TM8360 引言固体绝缘材料在电场的作用下，其内部每个结构单元内正负电荷不能互相抵消，则多余的电荷成为相应位置上的空间电荷［1］。
脉冲电场消融技术
脉冲电场消融技术脉冲电场消融技术是一种利用高强度脉冲电场来实现组织消融的技术。
它通过向组织施加高电压、高电场来快速加热组织，使组织发生凝固、燃烧等变化，最终达到消融的目的。
近年来，随着脉冲电场技术的不断发展，脉冲电场消融技术在多种领域得到广泛应用，成为消融治疗的一种有效手段。
脉冲电场消融技术的核心是高强度脉冲电场的发生和传递。
通常采用的方法是利用高压脉冲发生器，将低电压、低电流的电源变换成高电压、高频率的脉冲电压，并送入消融电极。
消融电极可以是针形、管状或板状等形状，其原理都是在电极与组织之间建立高强度电场，形成电流密度较高的区域，使组织发生凝固、燃烧等变化。
脉冲电场消融技术的优点主要体现在以下几个方面：1.快速、精准消融。
脉冲电场消融技术能够在极短的时间内实现组织的高温处理，大大缩短了手术时间，减轻了患者的痛苦。
同时，脉冲电场消融技术可以精确控制电极和电流的位置和时间，从而实现对组织的精准消融，避免对周围正常组织的损伤。
2.适用范围广。
脉冲电场消融技术不仅适用于肝癌、肾癌等实体肿瘤的治疗，还可以用于治疗心律失常、癫痫等疾病。
此外，脉冲电场消融技术还可以用于食品加工、废弃物处理等领域。
3.安全、低创伤。
相比传统手术治疗方式，脉冲电场消融技术具有低创伤、低出血、低感染等优点。
因为脉冲电场消融技术不需要开刀，通过电极穿刺或介入导管等方式进行治疗，可以避免组织的切割和切断，减少了手术风险和恢复时间。
总体而言，脉冲电场消融技术是一种安全、快速、精准的消融治疗方式。
随着技术的进一步发展和完善，它将在更广泛的领域发挥重要作用，为患者带来更好的治疗效果和生活质量。
赝火花开关高压脉冲触发器
科 技论 坛 Ｉ ｉ
赝火花开关高压脉冲触发器
王 德 利
ｆ 丹 江 市 自来 水公 司 ， 牡 黑龙 江 牡 丹 江 １７ ０ ） ５００
摘 要： 火花开关是一种工作 电压 高、 赝 电流大 、 重复频率 高的新型气体开关 ， 在脉冲功率装置 中有重要应用价值 。赝火花开关是一种 触发 开 关， 其性能一定程度依赖 于触发脉冲的质量 。 本文 简要分析了赝 火花开关放 电原理 ， 介绍 了赝火花开关高压脉 冲触发装置的工作原理及各部分电路 的设计参数及这些参数对赝 火花开关的影响 。 关键词： 火花放电； 赝 辉光放 电； 高压脉冲； 气压； 低 触发器
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冲形成电路。这部分电路 由信号发生器、 整形 、 时间 分配和放大等部分组成。
组 成框 图见图 ３ ：
３ ４触发参数对开关
的影 响
高压脉 冲触发器 的 触发脉冲、 预电离电位、 封 闭电位都对开关ｌ 生能产生 定的影响。现简要分析
大。触发电流与触发脉冲 电压 的平 方 成正 比 ， 在 ４ Ｖ 时 电 流 密 度 约 ｋ ０ Ａ ｅ ｏ触 发电流 大 ， ． ／ｍＺ ４ 开 图 ６ 电 离 电流 与 分 预 图 ７封 闭 电位 与 击 穿 电 关主电隙的击穿电压就大 散 性 的 关 系 曲线 压 的 关 系 曲线 大小 于开关 的“ 支持 电压” 图 易于击穿。 ４ 图 为触发电压与开关延迟关系曲线 电离 电流不宜 过大 。 ６中给 出 了预 电离 电流 与分 。 由于赝火花开关电阻时间 比一般火花开 散性的关系曲缨Ⅱ 。 ３ ３封闭脉冲 ． ４ 关大 ｌ２数量级 ， ～ 根据触发脉冲对上升陡度 的 制约条件： 封闭脉冲用于消除阴极腔内利余电荷 ， 使空 Ｔｍ ｎｌ Ｏ Ｔ ＜ Ｔ 盘 腔中空间电荷不致于过大， 为下一次开关放电做好 洪 中： ｚＴ．Ｔ Ｔ： １ 十 准备。封闭脉冲的加入， 对提高开关的重复频率和 封闭电位增加， 空腔内电 赝火花开关触 发脉 冲陡度可 以适 当放宽 。 稳定放电是极为有益的， 图５ 为触发脉冲波形图。 荷清除的效果就更好，开关的击穿电压就会提高 ， ３ ． 电离 电流 ． ４ ２预 但增大到一定值后就不再影响击穿电压值。 图７给 。 预 电离 电流越 大 ，进 人空 阴极 的 电荷达 到 同 出了封闭电位与击穿电压的关系曲线目 结束语 量值的时间就遗小，贝触发放电时延就越小 ， 《 建 立辉光放电时Ｉ将减少。 可 预电离电流的作用也有饱 根据赝火花开关的触发要求 ，我们设计了一 和现象， 增大到一定程度 ， 时延则不再缩短。 预电离 套高压脉冲触发装置， 已 并 将其用于赝火花开关试 运行表明， 其性能可以满足开关重复、 稳定触 电流对触发分散性的影响在于轴上电子密度的大 验中。 小，轴上电子密度最大是低分散放电的最优条件， 发需要 ， 应用本触发装置， 赝火花开关已在 ３ ｋ ０ Ｖ、 预电离电流过大，负辉光等离子体电位就会提高， ５ ０ 参数运行。 ０ Ｈｚ 阴极压降区减小 ， 电子密度也会减小， 轴上 因而预
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新型高压快脉冲发生器
相关情况解析方案
http://news.cecb2b.com/ 来源：元器件交易网 日期：2012年02月03日
1、引言
目前，在大功率、高频率、窄脉冲的应用领域中利用的基本都是
真空管，如：二次电子发射管、放电间隙开关、触发管、氢闸管等。
主要研究方向是如何提高电真空器件的开关速度，减小其触发晃动，
研制与其相配的高速高压驱动电路。但是真空电子管这类器件存在损
耗大、驱动电路庞大、冷却麻烦等缺点;同时，为了在速调管打火时
对其进行快速保护，还经常需要在调制器中设置复杂的撬棒管及其触
发电路，这些问题直接影响调制器的效率和可靠[1]。近年来，由于
半导体器件的电压和功率等级不断提升，相关技术也在逐步完善，为
解决上述问题创造了条件。基于该项技术发展趋势，本文设计了一种
新型高压快脉冲发生器。
2、输出指标和基本结构
高电压、快脉冲和高重复率是脉冲功率装置的发展方向。高频化
是减小系统体积的一个有效途径。本设计采用IGBT做为主开关器件，
输出脉冲电压峰峰值为±5kV，频率为1kHz～10kHz可调，脉冲前沿
200ns。
本高压快脉冲发生器的设计主要分为三部分：
(1)可调高压直流发生器：使用工频交流电为电源，在低压部分
经过整流、逆变电路产生低压脉冲，经脉冲变压器升压，成为高压脉
冲再经不可控整流为高压直流。再将其作为高压直流电源提供给最后
的高压脉冲发生部分。可调高压直流发生器结构如图1所示。
图1 可调高压直流发生器结构图
(2)高压脉冲发生部分：将高压直流电源提供的直流高压送入可控开关器件，产生所需
要的高压脉冲。
(3)高压逆变控制和驱动部分：控制高压逆变过程中的开关器件的开通与关断。在控制
方面采用基于PWM控制方法的芯片SG3525。在驱动电路方面，采用三菱公司的IGBT专用驱
动芯片M57962L。
3、可调直流电压发生电路的设计
首先将工频交流电整流，拓扑结构选用的是半控桥式整流电路，开关器件选用的是双向
晶闸管BTA20。单相半控桥式整流电路整流电压平均值如下式所示：
根据该公式，采用相位控制方式，即通过对低压整流部分使用的晶闸管的开通角进行控
制，得到幅值可调的直流低压。控制芯片选用SIEMENS公司的TCA785相位控制专用芯片。
同时，为了准确的识别交流电压零点，设计了零点识别电路。低压整流及控制电路原理图如
图2所示。
图2 低压整流及控制电路原理图
低压逆变电路拓扑结构采用半桥逆变电路，开关器件选用电力场效应管MOSFET，型号
为IRF840。MOSFET的快速关断过程中，线路中由于配线等原因而产生的电感中积蓄的能量
释放和辅助回路中续流二极管反向恢复产生很高的浪涌电压。采取加缓冲电路的形式抑制或
减小浪涌电压的幅值。本设计中缓冲电路为RCD关断缓冲电路，用于吸收器件的关断过电压
和换向过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。
4、高压脉冲形成电路的设计
高压逆变电路的拓扑结构选择电压型半桥式逆变电路。由于经过高压整流后的直流电压
为10kV，所以电路中开关管的每个桥臂耐压等级都要在10kV以上，因此开关器件要选择耐
压高，动作快的器件。目前，在高压应用中，IGBT无疑是最好的选择。尽管IGBT的耐压级
别比MOSFET要高很多，但是目前商用IGBT的最大耐压也不超过6500V，仍然也无法满足需
要。同时IGBT随着单管耐压的提高，开关损耗增大，开关速度也随之下降，所以开关桥臂
决定采用串联IGBT以达到耐压要求。最后选择FUJI公司的IGBT作为主电路的开关，型号
为1MBH60-170，其最大关断电压为1700V，额定工作电流60A，饱和压降VGE(SAT)为3.2V。
在实际电路中，会在每个桥臂上个串联10个该型号的IGBT。高压逆变电路结构图如图3所
示：
图3 高压逆变电路结构图
IGBT串联使用是一种较为有效的提高耐压的方法。理论上在IGBT器件参数、触发时间
相同的情况下，根据相应的耐压值，可以将任意多的器件进行串联使用以满足实际需要。但
在IGBT串联提高耐压的同时也带来了相应的问题，当IGBT处于关断状态时，漏电流较大的
IGBT的漏电阻较小，相应承担比较小的电压，反之具有较高漏电阻的IGBT将承受较大的电
压。这样就导致断态时IGBT串联组单元的电压分配不均，有可能导致断态时漏电阻较低IGBT
还未发挥其耐压能力，而漏电阻较高的IGBT则由于过电压而毁坏。
IGBT静态均压的目的是在阻断状态下，确保IGBT串联组单元的电压均衡，我们采用在
每个IGBT单元两端并联电阻的方式实现。即若IGBT两端并联的电阻R远小于IGBT单元的
漏电阻，则串联IGBT的电压分配就主要取决于并联电阻R的值。但是R值取得过小的话，
流过电阻的电流就比较过大，导致电阻上消耗功率增大，所以R值取得又不能过小。选取合
适均压电阻R后，各IGBT两端电压达到均衡，实现串联IGBT静态均压的目的[3]。
在IGBT关断的瞬间，由于IGBT栅极电荷和输出电容的不同，导致IGBT的关断速度有
差异。栅极电荷少、输出电容小的IGBT容易关断且关断时间比较短，反之就比较长。因此，
最先关断的IGBT必然承受最高的动态电压，这就有可能导致IGBT的过电压毁坏。开通时刻，
因为触发装置的误差等原因，IGBT串联组单元的开通时间也不可能完全一致，最后开通的
IGBT必然承受最高的动态电压，这也可能导致IGBT的过电压毁坏。
IGBT动态均压的目的是在IGBT开通和关断状态下，确保IGBT串联组单元的动态电压
均衡。本文对于IGBT动态电压不均衡的问题是通过瞬态电压抑制器，即TVS(Transient
Voltage Suppressor)，型号为1.5KE200CA解决的。实际应用中，将5个该型号的TVS串联
起来，并联在IGBT串联组单元两端来保证动态电压的均衡。加载均压措施后的IGBT串联单
元结构如图4所示[3]。
图4 加载均压措施后的IGBT串联单元结构图
5、IGBT的同步驱动和高压隔离
高压脉冲发生电路中IGBT是串联应用，所以对IGBT串联组各单元触发信号的同步性，
准确性有着较高的要求。同时高压逆变电路与控制电路的电压级别相差很大，各个IGBT单
元都处于高电位，所以主电路与控制电路之间以及各个IGBT驱动电路之间必须采取相应的
隔离措施。
为了实现控制电路和主电路之间的电隔离，使用光纤连接器来实现驱动控制信号的传
递。整个光纤连接系统主要由光发射端、光接收端、光驱动器和光纤4部分组成。其工作原
理与光耦基本一致。即光发送器中的发光二极管发出的PWM光信号进入光纤，沿着光纤到光
接受端，然后由检测器将光信号转换为数字输出信号，从而完成信号的传输过程。现在市场
上的光纤收发器产品以安捷伦(Agilent)公司的较多。通过比较，决定选用型号为
HFBR-2524、HFBR-1524的光纤收发器，其1MBd的信号传输率足以满足传递PWM信号的需要
[6]。控制与光纤连接电路原理图如图5所示：
图5 控制电路与光纤连接电路原理图
针对IGBT的驱动，国外许多公司都设计制造了专用的IC芯片。通过以上对于IGBT驱
动的分析，最终选择三菱公司的专用芯片M57962L作为IGBT驱动芯片。M57962L驱动器能
够通过检测IGBT的饱和管压降来确定IGBT是否处于过压状态来保护IGBT。该器件共有14
根引脚，其中2、3、7、9、10、11、12脚为空脚。驱动电路如图6所示[3]。
图6 IGBT驱动电路原理图
(a)
(b)
图7 (a) 输出脉冲电压波形图,
(b)输出脉冲电压前沿波形图
输出脉冲前沿波形图如图7(b)所示，从图中可以看出，脉冲电压在50.10μs时从0V
开始上升，到50.25μs前上升到5kv。上升时间为150ns左右。
6、结论
输出脉冲电压波形如图7(a)所示，脉冲电压幅值为±5kV，频率为10kHz，占空比约为
40%。本文设计的高压陡前沿脉冲发生器经实验证明，输出脉冲幅度为±5kV，频率为1kHz
至10kHz可调，脉冲前沿为150ns，达到设计要求。同时IGBT串联均压问题得到基本解决，
驱动信号同步性得到改善。本脉冲发生器结构简单，造价较低廉，使用简单。但在运行的可
靠性，以及IGBT的驱动信号同步性上应在未来的研究和实验中进一步探索。