Boost-Marx型高压脉冲电源设计
发布时间：2020-12-27 11:01
基于Marx电路因电感引入而带来的升压不确定性问题,所提Boost-Marx型高压脉冲电源将Boost电路的升压原理应用于Marx发生器。通过对Boost-Marx拓扑结构型高压脉冲电源的稳态工作进行研究,推导出当电感连续导通时,稳态工作模式下与输入电压、占空比和电路级数有关的输出电压公式。设计了4级Boost-Marx电路,每级电路由绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、快恢复二极管和电容器组成。实验结果表明,Boost-Marx型高压脉冲电源的输出电压公式是正确的。
【文章来源】：电力电子技术. 2020年04期 北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图１?Ｂｏｏｓｔ电路图??Ｆｉｇ．?１?Ｂｏｏｓｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｄｉａｇｒａｍ??２．２?Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ?发生器??Ｍａｒｘ发生器的基本工作原理为：首先对储能??
ｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｉｎｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ??当输入电压为２００?Ｖ，分别提供脉宽２?ｐ和??１０?（ｊｌｓ的驱动信号（频率５?ｋＨｚ），４级Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ发??生器输出电压波形如图８所示。当输入电压为??２００?Ｖ，分别提供脉宽１０?｜ｘｓ、频率５?ｋＨｚ和脉宽??５?｜ｊｌｓ、频率１０?ｋＨｚ的驱动信号，４级Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ发??生器输出电压波形如图９所示。??＂（２?ＭＳ，格）??（ａ）输出电压波形??＂（５０?ｎｓ／格）??（ｂ）输出电压前沿上升波形??图６输出电压及其前沿上升波形??Ｆｉｇ．?６?Ｏｕｔｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ａｎｄ?ｒｉｓｉｎｇ?ｔｉｍｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｒｏｎｔｉｅｒ??当驱动信号频率５?ｋＨｚ，脉宽２?ｐ时，分别提??供１００?Ｖ和４３０?Ｖ直流电压输入，４级Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ??发生器输出电压波形如图７所示。??频率／／ｋＨｚ??脉冲宽度??Ｕ＾ｓ??理论输出??电压??实验输出??电压ｔｙｖ??１００??５??２??－４１７??－４１０??２００??５??２??－８３３??－８４０??４３０??５??２??－１?７９２??－１７００??２００??５??１０??－１０００??－９５０??２００??１０??５??－１?０００??－９７５??４?结论??对电感连续导通模式下的Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ稳态电??路进行分析与数学推导，得出Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｎｃ型高压??脉冲电源的输出电压公式，为计算电感带来的升??压效应提供了理论依据；建立Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ型闻压??脉冲电源的电路模型并进行实验，验证了输出电??压公式的正确性，为Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ型高压脉冲电源?
理论??计算值保持一致，验证了输出电压公式的正确性。??表１?输出电压对比??Ｔａｂｌｅ?１?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｏｕｔｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ??／／（２ｕｓ／格）?ｚ／（ｌ〇ｕｓ／格）??（ａ）脉宽２?ｕｓ?（ｂ）脉宽１０ｕｓ??图８不同脉宽时的输出电压??Ｆｉｇ．?８?Ｏｕｔｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｕｌｓｅ?ｗｉｄｔｈｓ??ｒ／（２?！ｉｓ／格）?＂（２?ＵＳ／格）??（ａ）输入电压丨００?Ｖ?（ｂ）输入电压４３０?Ｖ??图７不同输入电压时的输出电压??Ｆｉｇ．?７?Ｏｕｔｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｉｎｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ??当输入电压为２００?Ｖ，分别提供脉宽２?ｐ和??１０?（ｊｌｓ的驱动信号（频率５?ｋＨｚ），４级Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ发??生器输出电压波形如图８所示。当输入电压为??２００?Ｖ，分别提供脉宽１０?｜ｘｓ、频率５?ｋＨｚ和脉宽??５?｜ｊｌｓ、频率１０?ｋＨｚ的驱动信号，４级Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ发??生器输出电压波形如图９所示。??＂（２?ＭＳ，格）??（ａ）输出电压波形??＂（５０?ｎｓ／格）??（ｂ）输出电压前沿上升波形??图６输出电压及其前沿上升波形??Ｆｉｇ．?６?Ｏｕｔｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ａｎｄ?ｒｉｓｉｎｇ?ｔｉｍｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｒｏｎｔｉｅｒ??当驱动信号频率５?ｋＨｚ，脉宽２?ｐ时，分别提??供１００?Ｖ和４３０?Ｖ直流电压输入，４级Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ??发生器输出电压波形如图７所示。??频率／／ｋＨｚ??脉冲宽度??Ｕ＾ｓ??理论输出??电压??实验输出??电压ｔｙｖ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Marx电路的纳秒级高压脉冲电源设计[J]. 嵇保健,王若冰,洪峰,臧鹏. 高电压技术. 2016(12)
[2]固态Marx发生器研究进展[J]. 刘克富. 高电压技术. 2015(06)
本文编号：2941626
【文章来源】：电力电子技术. 2020年04期 北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图１?Ｂｏｏｓｔ电路图??Ｆｉｇ．?１?Ｂｏｏｓｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｄｉａｇｒａｍ??２．２?Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ?发生器??Ｍａｒｘ发生器的基本工作原理为：首先对储能??
ｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｉｎｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ??当输入电压为２００?Ｖ，分别提供脉宽２?ｐ和??１０?（ｊｌｓ的驱动信号（频率５?ｋＨｚ），４级Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ发??生器输出电压波形如图８所示。当输入电压为??２００?Ｖ，分别提供脉宽１０?｜ｘｓ、频率５?ｋＨｚ和脉宽??５?｜ｊｌｓ、频率１０?ｋＨｚ的驱动信号，４级Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ发??生器输出电压波形如图９所示。??＂（２?ＭＳ，格）??（ａ）输出电压波形??＂（５０?ｎｓ／格）??（ｂ）输出电压前沿上升波形??图６输出电压及其前沿上升波形??Ｆｉｇ．?６?Ｏｕｔｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ａｎｄ?ｒｉｓｉｎｇ?ｔｉｍｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｒｏｎｔｉｅｒ??当驱动信号频率５?ｋＨｚ，脉宽２?ｐ时，分别提??供１００?Ｖ和４３０?Ｖ直流电压输入，４级Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ??发生器输出电压波形如图７所示。??频率／／ｋＨｚ??脉冲宽度??Ｕ＾ｓ??理论输出??电压??实验输出??电压ｔｙｖ??１００??５??２??－４１７??－４１０??２００??５??２??－８３３??－８４０??４３０??５??２??－１?７９２??－１７００??２００??５??１０??－１０００??－９５０??２００??１０??５??－１?０００??－９７５??４?结论??对电感连续导通模式下的Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ稳态电??路进行分析与数学推导，得出Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｎｃ型高压??脉冲电源的输出电压公式，为计算电感带来的升??压效应提供了理论依据；建立Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ型闻压??脉冲电源的电路模型并进行实验，验证了输出电??压公式的正确性，为Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ型高压脉冲电源?
理论??计算值保持一致，验证了输出电压公式的正确性。??表１?输出电压对比??Ｔａｂｌｅ?１?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｏｕｔｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ??／／（２ｕｓ／格）?ｚ／（ｌ〇ｕｓ／格）??（ａ）脉宽２?ｕｓ?（ｂ）脉宽１０ｕｓ??图８不同脉宽时的输出电压??Ｆｉｇ．?８?Ｏｕｔｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｕｌｓｅ?ｗｉｄｔｈｓ??ｒ／（２?！ｉｓ／格）?＂（２?ＵＳ／格）??（ａ）输入电压丨００?Ｖ?（ｂ）输入电压４３０?Ｖ??图７不同输入电压时的输出电压??Ｆｉｇ．?７?Ｏｕｔｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｉｎｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ??当输入电压为２００?Ｖ，分别提供脉宽２?ｐ和??１０?（ｊｌｓ的驱动信号（频率５?ｋＨｚ），４级Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ发??生器输出电压波形如图８所示。当输入电压为??２００?Ｖ，分别提供脉宽１０?｜ｘｓ、频率５?ｋＨｚ和脉宽??５?｜ｊｌｓ、频率１０?ｋＨｚ的驱动信号，４级Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ发??生器输出电压波形如图９所示。??＂（２?ＭＳ，格）??（ａ）输出电压波形??＂（５０?ｎｓ／格）??（ｂ）输出电压前沿上升波形??图６输出电压及其前沿上升波形??Ｆｉｇ．?６?Ｏｕｔｐｕｔ?ｖｏｌｔａｇｅ?ａｎｄ?ｒｉｓｉｎｇ?ｔｉｍｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｒｏｎｔｉｅｒ??当驱动信号频率５?ｋＨｚ，脉宽２?ｐ时，分别提??供１００?Ｖ和４３０?Ｖ直流电压输入，４级Ｂｏｏｓｔ－Ｍａｒｘ??发生器输出电压波形如图７所示。??频率／／ｋＨｚ??脉冲宽度??Ｕ＾ｓ??理论输出??电压??实验输出??电压ｔｙｖ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Marx电路的纳秒级高压脉冲电源设计[J]. 嵇保健,王若冰,洪峰,臧鹏. 高电压技术. 2016(12)
[2]固态Marx发生器研究进展[J]. 刘克富. 高电压技术. 2015(06)
本文编号：2941626
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