强激光与粒子束
2022, 34(7): 075008
强激光与粒子束
2021, 33(6): 065005
红外与激光工程
2020, 49(11): 20200045
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
采用MOSFET半导体固态开关作为主放电开关取代气体开关、高压二极管替代充电电阻的技术方法,设计了一种基于功率MOSFET固态开关的纳秒级全固态脉冲源。设计的脉冲源主开关级数共5级,每级主开关分别由5只功率MOSFET半导体固态开关器件串联组成,开关通断控制采用脉冲隔离变压器同步驱动方式。在重复频率1 Hz~1 kHz、充电电压4 kV、负载阻抗为1 kΩ条件下,可实现输出幅度大于20 kV、前沿小于10 ns且脉宽大于100 ns的高压快脉冲。通过实验结果验证了所采用的设计原理及方法的可行性,并给出了单次和重复频率(1 kHz)触发信号作用下全固态脉冲源输出的实验结果。
功率MOSFET 纳秒级前沿 半导体固态开关 全固态 Marx发生器 power MOSFET nanosecond rise time semiconductor solid-state switch all-solid-state Marx generator 强激光与粒子束
2017, 29(4): 045002
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 中物院脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
采用功率IGBT串联组合模块作为放电开关,设计了16级Marx结构的脉冲电源,能够产生可调高压方波脉冲。由9支耐压3 kV的IGBT串联组成最大工作电压12.5 kV的串联组合模块; 通过磁隔离触发方式控制各级IGBT的同步导通和关断。输出电压从几kV至200 kV可调、输出脉宽随外部触发信号宽度在1.5~10 μs范围内可调、前沿小于500 ns、后沿小于2.3 μs; 在输出电压大于100 kV、输出电流20 A时顶降小于2%。
脉冲功率 固态开关 方波脉冲 Marx结构 pulse power solid-state switch square wave pulse Marx topology 强激光与粒子束
2017, 29(2): 025009
西南交通大学 物理科学与技术学院, 成都 610031
调制器输出脉冲宽度存在两种模式,输出脉冲宽度为10 μs时,工作频率0~8 kHz可调,输出脉冲宽度为200 μs时,工作频率0~400 Hz可调。为了实现了调制器的小型化,初级电压设计为700 V,初级储能电容可采用高储能密度的电解电容,且可降低绝缘栅双极晶体管(IGBT)串联的风险,次级输出电压为70 kV,采用变比为100的脉冲变压器。概述其各个组成部分及其工作原理,重点对IGBT固态开关的驱动、保护电路、损耗和吸收回路进行了分析讨论,并对高变比的变压器进行了理论分析。对调制器进行了实验测试,脉冲前沿2.2 μs,脉冲后沿1.65 μs,过冲小于7%,脉冲顶降小于1%。
调制器 脉冲变压器 绝缘栅双极晶体管 固态开关 modulator pulse transformer insulated gate bipolar transistor solid-state switch 强激光与粒子束
2014, 26(4): 045041
研制了10 kV高压反向开关晶体管(RSD)开关组件。在重复频率0.2 Hz、峰值电流约107 kA、峰值功率约1 GW、单次传输电荷约20 C、单次传输能量约100 kJ条件下,实验次数达50 000多次;主要研究了RSD开关的静态伏安特性随实验次数的变化趋势。采用数值分析的方法,统计拟合得到了长脉冲大电流条件下RSD开关的寿命模型,并依据失效判据初步预估RSD开关的寿命可达107次。
反向开关晶体管开关 固态开关 静态特性 寿命 大电流 reversely switched dynistor switch solid-state switch static characteristic lifetime high current
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳621900
为满足高功率脉冲源小型化和高重复频率运行的研制需要, 提出了一种基于固体开关(可控硅)的电感隔离型高压脉冲发生器触发控制设计方案。这种方案采用光纤收发器件及其驱动电路和高耐压脉冲变压器, 研究了固体开关脉冲功率源控制技术中的触发信号高压隔离、光分多路及脉冲变压器分立或并联使用等关键技术。给出了单模块触发控制电路的设计及测试结果:5级LC回路在每级充电电压4 kV输入时, 实现最终32 kV的输出, 功率源模块输出/输入电压转换效率达到80%。同时对其应用特点进行了分析和讨论。
光电隔离 光分多路 高压隔离 固体开关 photoelectric isolation optical splitter high-voltage isolation solid-state switch
介绍了反向触发双极晶闸管(RSD)开关的结构和触发工作原理,分析了RSD组件设计要求,利用两级触发原理研制了12 kV高压RSD组件及其触发系统,工作电压10~12 kV。试验结果表明:该高压RSD 串联组件触发稳定,工作可靠,12 kV工作电压下峰值电流可达133 kA,传输电荷24 C,电流变化率可达4.12 kA/μs,导通的峰值功率可达1.6 GW。
反向触发双极晶闸管开关 固态开关 磁开关 大电流 大库仑量 reversely switched dynistor solid-state switch magnetic switch high current high coulomb
1 芜湖国睿兆伏电子股份有限公司,安徽 芜湖 241007
2 南京电子技术研究所,南京 210013
介绍了一种输出峰值功率在MW量级,工作频率和脉冲宽度均连续可调的高功率固态脉冲调制器的设计。脉冲调制器的放电回路采用先进的固态开关技术,以实现频率和脉宽的连续可调。调制器输出采用升压型多路初级绕组脉冲变压器,以降低励磁单元的工作电压和工作电流,同时避免了由于固态开关串并联而导致的电路复杂设计问题。系统采用在励磁回路中添加补偿网络的方法提高输出脉冲的平顶度。采取以上这些技术设计的固态调制器工程样机输出脉冲峰值电压为48 kV、宽度1.0~4.5 μs、重复频率20~300 Hz、脉冲顶降小于1%,可以作为磁控管调制器应用在粒子加速器系统中。
脉冲调制器 固态开关 脉冲变压器 多路初级绕组 补偿网络 pulse modulator solid state switch pulse transformer multi-primary winding compensating network