專利名稱：大功率高壓脈沖電源驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
大功率高壓脈沖電源驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及脈沖電源技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種大功率高壓脈沖電源驅(qū)動(dòng)電路。 技術(shù)背景[0002]大功率微波發(fā)射機(jī)由調(diào)制器、高壓電源控保、主控單元等構(gòu)成。由于高壓脈沖調(diào)制器是大功率微波發(fā)射機(jī)的重要組成部分，發(fā)射機(jī)的射頻脈沖取決于高壓脈沖調(diào)制器，故大功率微波發(fā)射機(jī)的主要設(shè)計(jì)是高壓脈沖調(diào)制器和高壓電源的設(shè)計(jì)。[0003]中國專利文獻(xiàn)CN1635703A公開了一種大功率微波功率放大器高壓脈沖電源，提出了一種低壓電源直接產(chǎn)生大功率高壓脈沖電源的方案，具體是一種大功率微波功率放大器高壓脈沖電源，包括驅(qū)動(dòng)電路、絕緣柵雙極晶體管、電容、脈沖變壓器和固態(tài)電源，在驅(qū)動(dòng)電路和脈沖變壓器之間并聯(lián)有兩只絕緣柵雙極晶體管IGBT (全稱為hsulated Gate Bipolar Transistor)，驅(qū)動(dòng)電路輸出端與兩絕緣柵雙極晶體管輸入端相連，絕緣柵雙極晶體管與脈沖變壓器之間設(shè)有電容；絕緣柵雙極晶體管的電源由固態(tài)電源提供，解決傳統(tǒng)方法中人工線須與速調(diào)管阻抗匹配、脈沖寬度做成即不可調(diào)、體積重量大的技術(shù)問題，該方法控制兩個(gè)IGBT分時(shí)工作，形成對(duì)電容的充放電，作為對(duì)電容充放電的開關(guān)，利用電容瞬間放電產(chǎn)生大功率脈沖。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，該技術(shù)方案體積小、性能穩(wěn)定，但I(xiàn)GBT耐過流能力與耐過壓能力較差，僅為幾微秒；上述專利文獻(xiàn)中的兩個(gè)IGBT的分時(shí)工作完全靠軟件控制， 如果軟件運(yùn)行出現(xiàn)問題，則會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)IGBT同時(shí)導(dǎo)通，出現(xiàn)電壓尖峰，損壞IGBT。同時(shí)，作為IGBT的專用驅(qū)動(dòng)芯片，EXB841有著很多優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足一般用戶的要求。但在大功率高壓脈沖電源等具有較大電磁干擾的應(yīng)用場合，其不足之處顯而易見。上述專利文獻(xiàn)應(yīng)用于大功率高壓脈沖電源，EXB841過流保護(hù)閾值過高。通常IGBT在通過額定電流時(shí)導(dǎo)通壓降約為3. 5V，而EXB841的過流識(shí)別閾值為7. 5V左右，對(duì)應(yīng)電流為額定電流的2_3倍，此時(shí) IGBT已嚴(yán)重過流，容易損壞。IGBT在導(dǎo)通的瞬間，會(huì)出現(xiàn)電壓尖峰(即電壓尖脈沖)，使得所述IGBT在導(dǎo)通的瞬間振蕩電壓較大，而驅(qū)動(dòng)芯片EXB841的過流識(shí)別閾值過大，導(dǎo)致無法及時(shí)識(shí)別，使得IGBT因嚴(yán)重過流而損壞。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]為此，本實(shí)用新型所要解決的是現(xiàn)有IGBT驅(qū)動(dòng)電路控制下容易損壞絕緣柵雙極晶體管的技術(shù)問題，提供一種能徹底避免兩個(gè)絕緣柵雙極晶體管(IGBT)同時(shí)導(dǎo)通的大功率高壓脈沖電源驅(qū)動(dòng)電路。[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下[0006]一種大功率高壓脈沖電源驅(qū)動(dòng)電路，包括第一驅(qū)動(dòng)模塊，所述第一驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與第一絕緣柵雙極晶體管的柵極相連；第二驅(qū)動(dòng)模塊，所述第二驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與第二絕緣柵雙極晶體管的柵極相連；每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)模塊包括絕緣柵雙極晶體管驅(qū)動(dòng)芯片和與非門，所述與非門的輸出端與所述驅(qū)動(dòng)芯片的控制信號(hào)輸入端相連；所述與非門的一個(gè)輸入端接輸入信號(hào)，所述與非門的另一個(gè)輸入端接另一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)模塊連接的絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極。所述的大功率高壓脈沖電源驅(qū)動(dòng)電路，還包括基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元，包括第一基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元和第二基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元；所述第一基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元并聯(lián)在所述第一絕緣柵雙極晶體管的基極和發(fā)射極之間；所述第二基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元并聯(lián)在所述第二絕緣柵雙極晶體管的基極和發(fā)射極之間所述的大功率高壓脈沖電源驅(qū)動(dòng)電路，還包括并聯(lián)在所述第一絕緣柵雙極晶體管的集電極和發(fā)射極之間的集電極和發(fā)射極保護(hù)電路單元。所述集電極和發(fā)射極保護(hù)電路單元包括二極管和限流電阻，所述二極管的正極與所述限流電阻的一端相連，所述二極管的負(fù)極與所述電容單元的電容相連，所述限流電阻的另一端接地。本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn) 本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)電路中采用了與非門，從硬件上保證兩個(gè)IGBT可靠分時(shí)工作， 避免因軟件控制出現(xiàn)問題而導(dǎo)致的兩個(gè)IGBT同時(shí)導(dǎo)通，確保了本實(shí)用新型的大功率脈沖電源工作的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元形成一個(gè)限幅電路，防止基極電荷積累，使IGBT 導(dǎo)通速度減慢，降低控制脈沖信號(hào)的前后沿陡度，抑制振蕩，減小IGBT基極和發(fā)射極之間的電壓尖峰，進(jìn)而保護(hù)IGBT在導(dǎo)通瞬間不被損壞。

為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖1為實(shí)用新型大功率高壓脈沖電源一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為圖1所示大功率高壓脈沖電源一個(gè)實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)圖。圖中附圖標(biāo)記表示為20-驅(qū)動(dòng)單元，21-絕緣柵雙極晶體管單元，22-集電極和發(fā)射極保護(hù)電路單元，23-電容單元，24-脈沖變壓單元，25-基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2所示，本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的大功率高壓脈沖電源包括驅(qū)動(dòng)單元 20、絕緣柵雙極晶體管單元21、集電極和發(fā)射極保護(hù)電路單元22、電容單元23、脈沖變壓單元M和基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元25。所述驅(qū)動(dòng)單元20由兩個(gè)相同的驅(qū)動(dòng)模塊組成，為第一驅(qū)動(dòng)模塊和第二驅(qū)動(dòng)模塊， 所述第一驅(qū)動(dòng)模塊包括電阻R1、R2、R3、R4和R7、三極管附和N2、光電耦合器01、驅(qū)動(dòng)芯片 IC1、極性電容C2、C3、二極管D1、與非門Tl。本實(shí)用新型中所述驅(qū)動(dòng)芯片ICl和驅(qū)動(dòng)芯片 IC2均以型號(hào)為EXB841的驅(qū)動(dòng)芯片為例。其中，所述三極管m的基極作為所述第一驅(qū)動(dòng)模塊的控制信號(hào)輸入端，所述三極管m的集電極分別與所述三極管N2的基極和所述電阻Rl的一端相連，所述三極管N2的集電極和所述電阻Rl的另一端相連并共同接15V電源，所述三極管N2的發(fā)射極接所述電阻R3的一端和所述電阻R4的一端，所述三極管Μ的發(fā)射極接所述電阻R2的一端；所述電阻R2的另一端、所述電阻R3的另一端和所述驅(qū)動(dòng)芯片ICl的一個(gè)輸入端14相連并共同接
4地，所述電阻R4的另一端接所述與非門Tl的一個(gè)輸入端1，所述與非門Tl的輸出端3接所述驅(qū)動(dòng)芯片ICl的另一個(gè)輸入端15，所述驅(qū)動(dòng)芯片ICl的管腳5與光電耦合器01的管腳2 相連，所述光電耦合器01的管腳1通過電阻R7與所述驅(qū)動(dòng)芯片ICl的管腳2相連，并共同接入20V電壓；所述驅(qū)動(dòng)芯片ICl的管腳2接所述極性電容C2的正極，所述驅(qū)動(dòng)芯片ICl 的管腳1接所述極性電容C3的正極，所述驅(qū)動(dòng)芯片ICl的管腳9與所述極性電容C2、極性電容C3的負(fù)極相連，并共同接OV電壓，所述驅(qū)動(dòng)芯片ICl的管腳6接所述二極管Dl的正極；所述二極管Dl的負(fù)極與第一 IGBTQl的集電極相連，所述與非門Tl的另一個(gè)輸入端2 與第二 IGBTQ2的發(fā)射極相連；所述驅(qū)動(dòng)芯片ICl的管腳3與電阻R5的一端相連，所述電阻 R5的另一端與所述第一 IGBTQl的柵極相連。[0020]所述第二驅(qū)動(dòng)模塊包括電阻R9、RIO、RlU R12和R13、三極管N3和N4、光電耦合器02、驅(qū)動(dòng)芯片IC2、極性電容C5、C6、二極管D3、與非門T2。[0021]其中，所述的三極管N4的基極作為所述第二驅(qū)動(dòng)模塊的控制信號(hào)輸入端，所述三極管N4的集電極分別與所述三極管N3的基極和所述電阻R12的一端相連，所述三極管N3 的集電極和所述電阻R12的另一端相連并共同接15V電源，所述三極管N3的發(fā)射極接所述電阻Rll的一端和所述電阻RlO的一端，所述三極管N4的發(fā)射極接所述電阻R13的一端； 所述電阻R13的另一端、所述電阻Rll的另一端和所述驅(qū)動(dòng)芯片IC2的一個(gè)輸入端14相連并共同接地；所述電阻RlO的另一端接所述與非門T2的一個(gè)輸入端1，所述與非門T2的輸出端3接所述驅(qū)動(dòng)芯片IC2的另一個(gè)輸入端15，所述驅(qū)動(dòng)芯片IC2的管腳5與光電耦合器 02的管腳2相連；所述光電耦合器02的管腳1通過電阻R9與所述驅(qū)動(dòng)芯片IC2的管腳2 相連，并共同接入20V電壓；所述驅(qū)動(dòng)芯片IC2的管腳2接所述極性電容C6的正極，所述驅(qū)動(dòng)芯片IC2的管腳1接所述極性電容C5的正極，所述驅(qū)動(dòng)芯片IC2的管腳9與所述極性電容C6、極性電容C5的負(fù)極相連，并共同接OV電壓；所述驅(qū)動(dòng)芯片IC2的管腳6接所述二極管D3的正極，所述二極管D3的負(fù)極與所述第二 IGBTQ2的集電極相連，所述與非門T2的另一個(gè)輸入端2與第一 IGBTQl的發(fā)射極相連；所述驅(qū)動(dòng)芯片IC2的管腳3與電阻R14的一端相連，所述電阻14的另一端與所述第二 IGBTQ2的柵極相連。[0022]所述絕緣柵雙極晶體管單元21包括第一 IGBTQl和第二 IGBTQ2、電阻R5和R14。 所述第二 IGBTQ2的集電極通過電阻R16接500V電壓，發(fā)射極與所述與非門Tl的另一個(gè)輸入端2和所述第一 IGBTQl的集電極相連，并共同接所述電容Cl的一端，所述第一 IGBTQl 的發(fā)射極與所述與非門T2的另一個(gè)輸入端2相連，并共同接地。所述第一 IGBTQl和所述第二 IGBTQ2電源均在28 500V可選。[0023]所述集電極和發(fā)射極保護(hù)電路單元22包括二極管D2和與所述二極管D2串聯(lián)的電阻R6，所述二極管D2的負(fù)極與所述電容Cl的另一端相連，所述二極管D2正極通過電阻 R6接地。[0024]所述脈沖變壓單元M包括脈沖變壓器T，所述脈沖變壓單元M的輸入端接所述二極管D2的負(fù)極，另一端接地，輸出端為高壓脈沖電源輸出端。[0025]所述基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元25包括第一基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元和第二基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元，所述第一基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元并聯(lián)在所述第一 IGBT 的基極和發(fā)射極之間，包括兩個(gè)串聯(lián)對(duì)接的穩(wěn)壓二極管Z1、Z2和電阻R8，穩(wěn)壓二極管Z2正極接第一 IGBTQl的柵極，所述穩(wěn)壓二極管Z2正極接地，所述電阻R8接于所述第一 IGBTQl的基極和發(fā)射極之間。所述第二基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元并聯(lián)在所述第二 IGBT的基極和發(fā)射極之間，包括兩個(gè)串聯(lián)對(duì)接的穩(wěn)壓二極管Z3、TA和電阻R15，穩(wěn)壓二極管TA正極接第二 IGBTQ2 的柵極，所述穩(wěn)壓二極管Z3正極接地，所述電阻R15接于所述第二 IGBTQ2的基極和發(fā)射極之間。本實(shí)用新型的微波高壓脈沖電源工作過程具體論述如下所述驅(qū)動(dòng)單元20接入兩個(gè)脈沖電源控制信號(hào)，通過所述與非門Tl、與非門T2和所述驅(qū)動(dòng)芯片IC1、驅(qū)動(dòng)芯片IC2， 控制所述第一 IGBTQl和第二 IGBTQ2分時(shí)開通和關(guān)斷。若所述第一 IGBTQl導(dǎo)通，所述第一 IGBTQl發(fā)射極輸出高電平，連接所述第一 IGBTQl發(fā)射極的所述與非門T2的一個(gè)輸入為邏輯電平1 ；同時(shí)，所述脈沖電源控制信號(hào)輸入為邏輯高電平，所述與非門T2與所述脈沖電源控制信號(hào)相連的另一個(gè)輸入端為邏輯高電平，則所述與非門T2的輸出為0，為邏輯低電平；則所述第二 IGBTQ2關(guān)斷，兩個(gè)IGBT正常工作；同樣，若所述第二 IGBTQ2導(dǎo)通，則所述與非門Tl控制所述第一 IGBTQl關(guān)斷，兩個(gè)IGBT正常工作。若先有單獨(dú)軟件控制出現(xiàn)問題， 導(dǎo)致所述第一 IGBTQl和所述第二 IGBTQ2同時(shí)導(dǎo)通，所述與非門Tl、與非門T2與所述第二 IGBTQ2、所述第一 IGBTQl的發(fā)射極相連的一個(gè)輸入端為邏輯高電平1，所述的脈沖電源控制信號(hào)為邏輯高電平1，則所述與非門Tl、與非門T2均關(guān)斷，同時(shí)關(guān)斷所述第一 IGBTQl和所述第二 IGBTQ2。若第一 IGBTQl和第二 IGBTQ2同時(shí)導(dǎo)通，在導(dǎo)通的瞬間振蕩電壓過大，會(huì)出現(xiàn)電壓尖峰(即電壓尖脈沖)，所述第一基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元和所述第二基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元各自形成限幅電路，所述電阻R8和所述電阻R15防止基極電荷積累，所述串聯(lián)對(duì)接的穩(wěn)壓二極管Zl、Z2和所述串聯(lián)對(duì)接的穩(wěn)壓二極管Z3、Z4防止基極電壓出現(xiàn)尖峰，所述電阻R5和所述電阻R14使第一 IGBTQl和第二 IGBTQ2導(dǎo)通速度減慢，降低控制脈沖的前后沿陡度，抑制振蕩，減小第一 IGBTQl和第二 IGBTQ2基極和發(fā)射極之間的電壓尖峰。這樣，保證所述絕緣柵雙極晶體管單元21的第一 IGBTQl和第二 IGBTQ2分時(shí)工作，形成對(duì)所述電容單元23的電容Cl的充放電，利用所述電容Cl的瞬間放電產(chǎn)生大功率脈沖作為輸出。所述保護(hù)單元22增加所述第一 IGBTQl和第二 IGBTQ2的耐壓性，大大提高它們的安全性，起到保護(hù)所述第一 IGBTQl和所述第二 IGBTQ2的作用。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.一種大功率高壓脈沖電源驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括第一驅(qū)動(dòng)模塊，所述第一驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與第一絕緣柵雙極晶體管的柵極相連；第二驅(qū)動(dòng)模塊，所述第二驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與第二絕緣柵雙極晶體管的柵極相連；每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)模塊包括絕緣柵雙極晶體管驅(qū)動(dòng)芯片和與非門，所述與非門的輸出端與所述驅(qū)動(dòng)芯片的控制信號(hào)輸入端相連；所述與非門的一個(gè)輸入端接輸入信號(hào)，所述與非門的另一個(gè)輸入端接另一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)模塊連接的絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率高壓脈沖電源驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，還包括基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元，包括第一基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元和第二基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元；所述第一基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元并聯(lián)在所述第一絕緣柵雙極晶體管的基極和發(fā)射極之間；所述第二基極和發(fā)射極保護(hù)電路單元并聯(lián)在所述第二絕緣柵雙極晶體管的基極和發(fā)射極之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率高壓脈沖電源驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于還包括并聯(lián)在所述第一絕緣柵雙極晶體管的集電極和發(fā)射極之間的集電極和發(fā)射極保護(hù)電路單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓脈沖電源，其特征在于，所述集電極和發(fā)射極保護(hù)電路單元包括二極管和限流電阻，所述二極管的正極與所述限流電阻的一端相連，所述二極管的負(fù)極與所述電容單元的電容相連，所述限流電阻的另一端接地。
專利摘要一種大功率高壓脈沖電源驅(qū)動(dòng)電路，包括第一驅(qū)動(dòng)模塊，所述第一驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與第一絕緣柵雙極晶體管的柵極相連；第二驅(qū)動(dòng)模塊，所述第二驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與第二絕緣柵雙極晶體管的柵極相連；每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)模塊包括絕緣柵雙極晶體管驅(qū)動(dòng)芯片和與非門，所述與非門的輸出端與所述驅(qū)動(dòng)芯片的控制信號(hào)輸入端相連；所述與非門的一個(gè)輸入端接輸入信號(hào)，所述與非門的另一個(gè)輸入端接另一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)模塊連接的絕緣柵雙極晶體管的發(fā)射極。本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)電路中采用了與非門，從硬件上保證兩個(gè)IGBT可靠分時(shí)工作，避免因軟件控制出現(xiàn)問題而導(dǎo)致的兩個(gè)IGBT同時(shí)導(dǎo)通，確保了大功率脈沖電源工作的穩(wěn)定性和可靠性。
文檔編號(hào)H03K3/02GK202276325SQ20112037384
公開日2012年6月13日 申請日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者崔建勛 申請人:崔建勛