基于大功率MOSFET的负高压超快脉冲发生器的研究

发布时间：2020-10-11 07:36

　　 脉冲功率技术是国防科技和高新技术研究的重要技术基础,广泛地应用于诸多领域,例如脉冲雷达、时间展宽分幅相机、惯性约束聚变等等。目前,脉冲功率技术正朝着电压幅值高、电流峰值大、脉冲宽度窄、重复频率高和体积小的方向发展。Marx发生器是一种产生高功率脉冲的装置,具有电压输出幅度高、设计结构简易的特点,因而越来越多地被应用于脉冲功率技术的应用开发中。功率型MOSFET具有开关速度快、重复频率高、热稳定性好、体积小和寿命长等特点,常常作为Marx发生器的开关管。由于单个功率型MOSFET允许的最大漏源极电压有限,采用单个功率型MOSFET研制的脉冲发生器无法满足产生数千伏高压脉冲的要求。虽然采用磁感应叠加原理研制的超快高压脉冲发生器输出的脉冲电压幅度可到数千伏甚至数万伏,但是脉冲发生器的体积庞大。本论文采用串联分压结构结合Marx电路结构研制脉冲发生器,不仅脉冲输出幅度能满足要求,还大大减小了体积。本篇论文主要围绕负高压超快脉冲发生器做了以下工作:1)通过对比调制开关几种组合形式的优缺点,确定串联分压结构结合Marx电路结构作为本论文的实验方案。2)分析高速脉冲的传输特性、功率型MOSFET串联分压结构和Marx发生器结构,以及削波器的工作原理。3)利用仿真软件OrCAD PSpice 16.3分别对一级、二级和六级Marx高压脉冲发生器与削波器进行模拟仿真,六级Marx高压脉冲发生器可获得峰值电压为-8.7kV、前沿时间为10.8ns、脉冲宽度为105ns的输出脉冲,验证了对它们的原理分析。4)在不同直流电压、输出电容和输出电阻的条件下,测量一级和二级Marx高压脉冲发生器的输出结果,并总结影响脉冲发生器输出结果的规律。在此基础上,调试并研制六级Marx高压脉冲发生器。六级Marx高压脉冲发生器在直流电源输出的直流电压为1.6kV、输出电容为22nF、输出电阻为500Ω的条件下,可以在六级Marx高压脉冲发生器的输出端得到峰值电压为-6.84kV、前沿时间为9.2ns的负高压脉冲。
【学位单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN782
【部分图文】：

脉冲功率技术示意图

图 1-1 脉冲功率技术示意图生器的基本结构如图 1-2 所示，包括充电电源、限流器件、调器件、保护电路跟输出负载。其中，充电电源、调制开关、限充电回路；储能器件、调制开关跟输出负载构成了放电回路；包括预调器件跟保护电路等等。

管作为开关管的调制器等；若触发信号只可以控制调制器调制器称为软性调制器；变压器的阻抗会随着其储存的磁储存的磁能达到饱和时，其阻抗近乎短路的特性的调制制器储能方式的不同，调制器可以分为：电容式调制器、调制器。根据开关结构的不同，调制器分为簧片开关（re隙（spark gaps）调制器跟固态开关（solid state switches）开关调制器是 1936 年由贝尔实验室的 W·B·Elwood 教授发明的[6]。它性触片（簧片）组成的，如图 1-3 所示。为了保证簧片具有电镀一层导电材料；同时，为了保护簧片的电镀层不受外真空玻璃管中。有时为了提高开关的耐压值跟上升时间，
【参考文献】

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本文编号：2836286