基于IGBT串联技术的线性高压电源研究
发布时间：2021-08-05 12:29
为了研发线性高压电源用于高压绝缘栅双极型晶体管（IGBT）截止特性测试,基于IGBT的电学特性,运用IGBT串联技术,设计了一种以串联IGBT作为调整管的线性高压电源。设计了基本电路结构并进行了理论分析,通过计算机仿真验证了电路的可行性,最后给出了实际电源的测试波形,表明所设计的电路线性度满足测试电源的要求,工作电压达到10 kV,目前该技术已获实用新型专利。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(09)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图１?ＩＧＢＴ等效电路图??Ｆｉｇ．?１?ＩＧＢＴ?ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｄｉａｇｒａｍ??
在一??定的范围内，为了保证控制信号为零时，作为调整??环节的ＩＧＢＴ串联组不能有漏电流，因此不能采用??直接并联均压电阻的方案，而是采用各个丨ＧＢＴ栅??极并联高阻值高压电阻的方案，由于ＩＧＢＴ栅极内??阻极高，可保证无漏电流输出，为了抑制线路中的??瞬时电压波动时的动态均压，采用瞬态电压抑制??器并联于各个ＩＧＢＴ的Ｃ，Ｅ端方案。??３．３线性控制电路原理分析??基于ＩＧＢＴ串联技术的线性高压电源其实质??为带放大区的串联反馈式稳压电源，串联反馈式??稳压电路原理框图如图６所示。??Ｕｉｎ??调整环节??比较放大环节??ｊ??取样??电路??］／？２??以ｏｕｔ??Ｕ？Ｌ??图６串联反馈式稳压电路图??Ｆｉｇ．?６?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｅｒｉｅｓ?ｆｅｅｄｂａｃｋ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ?ｃｉｒｃｕｉｔ??由于射极跟随器的电压放大倍数近似等于??１，同时在深度负反馈条件下存在如下关系：??Ｕ，Ｕｎ／Ｆ?（１）??式中：为输出电压；Ｆ为反馈系数；ｆ／Ｒ为基准电压。??当％和Ｆ—定时也就确定了，因此式（１）??电钳电??压流波??高整滤??４９??
?输出??电压??滤波??输出??电压??反馈??图４总原理框图??Ｆｉｇ．?４?Ｇｅｎｅｒａｌ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａ??３．２主电路设计及原理分析??市电交流２２０?Ｖ经过高压变压器升压后，通??一个Ｍ０ＳＦＥＴ驱动一个ＧＴＲ的复合性结构器件，??Ｍ０ＳＦＥＴ用于驱动ＧＴＲ。ＧＴＲ部分用于导通大的??通态电流。??２．２?ＩＧＢＴ的正向伏安特性及转移特性??ＩＧＢＴ的正向伏安特性与晶体管类似，同样包??含阻断区、饱和区和放大区，伏安特性见图２，因??此ＩＧＢＴ具有一定的电流线性放大能力。??＜ｃ??有源区??？ＧＥ增加??？０Ｅ??图２?ＩＧＢＴ伏安特性??Ｆｉｇ．?２?Ｖｏｌｔａｇｅ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｏｆ?ＩＧＢＴ??ＩＧＢＴ的转移特性反映出集电极电流ｉｅ与门??极电压Ｕｃｅ之间的关系曲线，它与Ｍ０ＳＦＦ／Ｔ的转??移特性类似。因此其转移特性在一定的范围内呈??现线性特征，ＩＧＢＴ的转移特性曲线见图３。??３电路原理与设计??３．１线性高压电源基本组成??正是由于丨ＧＢＴ具有一定的线性放大功能，同??时具有高电压低漏电流特性，使得采用１ＧＢＴ作为??放大管的高压线性电源具有理论上的可能。由于??单只丨ＧＢＴ的有限，为了达到较髙的输出电??压，需要将多只ＩＧＢＴ串联作为一个放大环节，通??过控制使输出电压与控制信号呈现线性关系。??采用串联ＩＧＢＴ作为调整管的线性高压直流??稳压电源，其总原理框图如图４所示。??ｆｉｌｌ??ＩＳ??ＩＩ??过高压整流及滤波电路产生前级高压电源，线性调??整环节为２丨只型号为１ＭＢＨ６０Ｄ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ATmega16的智能数控高压直流电源的设计[J]. 廖平,陈峰,马洪秋. 高电压技术. 2008(04)
[2]25kV高精度直流负高压源设计[J]. 赵艳雷,童建忠,齐智平. 高电压技术. 2006(04)
[3]基于线性电源的高压放大器[J]. 钟清华,黄伟强,李子升. 现代电子技术. 2004(15)
本文编号：3323752
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(09)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图１?ＩＧＢＴ等效电路图??Ｆｉｇ．?１?ＩＧＢＴ?ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｄｉａｇｒａｍ??
在一??定的范围内，为了保证控制信号为零时，作为调整??环节的ＩＧＢＴ串联组不能有漏电流，因此不能采用??直接并联均压电阻的方案，而是采用各个丨ＧＢＴ栅??极并联高阻值高压电阻的方案，由于ＩＧＢＴ栅极内??阻极高，可保证无漏电流输出，为了抑制线路中的??瞬时电压波动时的动态均压，采用瞬态电压抑制??器并联于各个ＩＧＢＴ的Ｃ，Ｅ端方案。??３．３线性控制电路原理分析??基于ＩＧＢＴ串联技术的线性高压电源其实质??为带放大区的串联反馈式稳压电源，串联反馈式??稳压电路原理框图如图６所示。??Ｕｉｎ??调整环节??比较放大环节??ｊ??取样??电路??］／？２??以ｏｕｔ??Ｕ？Ｌ??图６串联反馈式稳压电路图??Ｆｉｇ．?６?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｅｒｉｅｓ?ｆｅｅｄｂａｃｋ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ?ｃｉｒｃｕｉｔ??由于射极跟随器的电压放大倍数近似等于??１，同时在深度负反馈条件下存在如下关系：??Ｕ，Ｕｎ／Ｆ?（１）??式中：为输出电压；Ｆ为反馈系数；ｆ／Ｒ为基准电压。??当％和Ｆ—定时也就确定了，因此式（１）??电钳电??压流波??高整滤??４９??
?输出??电压??滤波??输出??电压??反馈??图４总原理框图??Ｆｉｇ．?４?Ｇｅｎｅｒａｌ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａ??３．２主电路设计及原理分析??市电交流２２０?Ｖ经过高压变压器升压后，通??一个Ｍ０ＳＦＥＴ驱动一个ＧＴＲ的复合性结构器件，??Ｍ０ＳＦＥＴ用于驱动ＧＴＲ。ＧＴＲ部分用于导通大的??通态电流。??２．２?ＩＧＢＴ的正向伏安特性及转移特性??ＩＧＢＴ的正向伏安特性与晶体管类似，同样包??含阻断区、饱和区和放大区，伏安特性见图２，因??此ＩＧＢＴ具有一定的电流线性放大能力。??＜ｃ??有源区??？ＧＥ增加??？０Ｅ??图２?ＩＧＢＴ伏安特性??Ｆｉｇ．?２?Ｖｏｌｔａｇｅ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｏｆ?ＩＧＢＴ??ＩＧＢＴ的转移特性反映出集电极电流ｉｅ与门??极电压Ｕｃｅ之间的关系曲线，它与Ｍ０ＳＦＦ／Ｔ的转??移特性类似。因此其转移特性在一定的范围内呈??现线性特征，ＩＧＢＴ的转移特性曲线见图３。??３电路原理与设计??３．１线性高压电源基本组成??正是由于丨ＧＢＴ具有一定的线性放大功能，同??时具有高电压低漏电流特性，使得采用１ＧＢＴ作为??放大管的高压线性电源具有理论上的可能。由于??单只丨ＧＢＴ的有限，为了达到较髙的输出电??压，需要将多只ＩＧＢＴ串联作为一个放大环节，通??过控制使输出电压与控制信号呈现线性关系。??采用串联ＩＧＢＴ作为调整管的线性高压直流??稳压电源，其总原理框图如图４所示。??ｆｉｌｌ??ＩＳ??ＩＩ??过高压整流及滤波电路产生前级高压电源，线性调??整环节为２丨只型号为１ＭＢＨ６０Ｄ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ATmega16的智能数控高压直流电源的设计[J]. 廖平,陈峰,马洪秋. 高电压技术. 2008(04)
[2]25kV高精度直流负高压源设计[J]. 赵艳雷,童建忠,齐智平. 高电压技术. 2006(04)
[3]基于线性电源的高压放大器[J]. 钟清华,黄伟强,李子升. 现代电子技术. 2004(15)
本文编号：3323752
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