基于IGBT的重頻短脈沖源研究.pdf

1、功率脈沖電源技術是一項研究高電壓、強電流、大功率脈沖的應用技術。隨著脈沖形成、脈沖壓縮和脈沖疊加等技術的不斷發(fā)展，功率脈沖源在其上升沿下降沿、重復頻率以及功率幅值等方面都有了更為苛刻的要求。在生物細胞電磁學的相關實驗中，需要用超寬帶大功率的電脈沖作用于細胞研究其微觀效應，因此本文根據(jù)實驗需要而研制一臺基于IGBT的重頻短脈沖源。該脈沖源輸出指標為：電壓幅值5000V可調，頻率100Hz-1000Hz可調，脈寬2us可變。
　　本文

2、分析和綜合了高壓功率脈沖產生的典型途徑和特性，最終選定Marx發(fā)生器模型，該模型利用電容作為儲能元件進行充電放電，控制固態(tài)開關器件的導通和關斷而獲得高電壓快脈沖的輸出。所設計的整個系統(tǒng)由可調大功率高壓直流電源、Marx發(fā)生器回路和IGBT驅動控制電路三部分組成。其中，高壓直流電源采用電源控制芯片TL494調制BOOST變換器，其基于電壓型PWM控制原理，得到輸出400V-1000V連續(xù)可調的直流電壓；Marx發(fā)生器回路由電感和高壓二極管

3、隔離，利用電容“并聯(lián)充電串聯(lián)放電”的性質產生電脈沖；IGBT驅動控制電路由單片機STM32F107產生脈寬和頻率可調的方波信號，并經(jīng)隔離驅動電路調制，最終觸發(fā)IGBT導通和關斷而控制Marx發(fā)生器回路。
　　文末對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可行性進行調試驗證：一方面直觀地給出了負載下可調高壓直流電源的關鍵點測試結果，驗證了直流電源的穩(wěn)定安全；另一方面通過Marx主功能模塊測試了1kΩ負載下的輸出脈沖，給出了典型的輸入高壓下負載端輸出脈沖波形，