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专利号: 2018112503423
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多电平多波形高压脉冲形成电路,具体为一种模块化的电路拓扑结构,通过并联更多的最小模块电路来获得电压幅度更大的脉冲电压,其特征在于包括:高压储能电容C1、高压储能电容C2、高压储能电容C3、高压储能电容C4、高压储能电容C5、高压储能电容C6、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、开关管K1、开关管K2、开关管K3、开关管K4、开关管K5、开关管K6、开关管K7、开关管K8、开关管K9、开关管K10、开关管K11、开关管K12、开关管K13、开关管K14、开关管K15、开关管K16、直流电源Vin以及负载R;

高压储能电容C1的一端与二极管D1的阴极、开关管K4的漏极连接,高压储能电容C1的另一端与开关管K1的漏极、负载电阻R的一端、开关管K15的源极、开关管K16的源极连接,高压储能电容C2的一端与二极管D2的阴极、开关管K5的漏极连接,高压储能电容C2的另一端与开关管K4的源极、二极管D4的阳极、开关管K2的漏极连接,高压储能电容C3的一端与二极管D3的阴极、开关管K6的漏极连接,高压储能电容C3的另一端与二极管D5的阳极、开关管K5的源极、开关管K7的源极、开关管K3的漏极连接,二极管D4的阴极与开关管K7的漏极连接,二极管D5的阴极与开关管K8的漏极连接;高压储能电容C4的一端与二极管D6的阴极、开关管K15的漏极连接,高压储能电容C4的另一端与二极管D10的阳极、开关管K9的漏极、开关管K14的源极、开关管K13的源极连接,二极管D10的阴极与开关管K16的漏极连接,二极管D9的阴极与开关管K14的漏极连接;高压储能电容C5的一端与二极管D7的阴极、开关管K13的漏极连接,高压储能电容C5的另一端与二极管D9的阳极、开关管K10的漏极、开关管K12的源极连接,高压储能电容C6的一端与二极管D8的阴极、开关管K12的漏极连接,高压储能电容C6的另一端与开关管K11的漏极、负载电阻R的另一端、开关管K8的源极、开关管K6的源极连接,二极管D1的阳极与电源Vin的正极、二极管D2的阳极、二极管D3的阳极、二极管D6的阳极、二极管D7的阳极、二极管D8的阳极连接;电源Vin的负极与开关管K1的源极、开关管K2的源极、开关管K3的源极、开关管K9的源极、开关管K10的源极、开关管K11的源极、地线连接。

2.根据权利要求1所述的一种多电平多波形高压脉冲形成电路,其特征在于开关管K1、开关管K2、开关管K3、开关管K4、开关管K5、开关管K6、开关管K7、开关管K8、开关管K9、开关管K10、开关管K11、开关管K12、开关管K13、开关管K14、开关管K15、开关管K16的型号为

2SK1358;二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10的型号为MUR1560;高压储能电容C1、高压储能电容C2、高压储能电容C3、高压储能电容C4、高压储能电容C5、高压储能电容C6的型号为CBB105/630V。

3.根据权利要求1所述的一种多电平多波形高压脉冲形成电路,其特征在于工作过程如下:

该电路分为两种工作状态:高压储能电容充电状态和高压储能电容放电状态;高压储能电容充电状态是为了给脉冲形成提供能量源,高压储能电容放电状态是用来形成所需要的高压脉冲;

充电状态如下:

当来自运行控制电路U1的控制信号直流电源给高压储能电容C1、C2、C3、C4、C5和C6充电,其中控制信号K1、K2、K3、K9、K10、K11为高电平,K4、K5、K6、K7、K8、K12、K13、K14、K15、K16为低电平;充电回路分别为:Vin正极→二极管D1→储能电容C1→开关管K1→Vin负极,给储能电容C1的充电电流;Vin正极→二极管D2→储能电容C2→开关管K2→Vin负极,给储能电容C2的充电电流;Vin正极→二极管D3→储能电容C3→开关管K3→Vin负极,给储能电容C3的充电电流;Vin正极→二极管D6→储能电容C4→开关管K9→Vin负极,给储能电容C4的充电电流;Vin正极→二极管D7→储能电容C5→开关管K10→Vin负极,给储能电容C5的充电电流;Vin正极→二极管D8→储能电容C6→开关管K11→Vin负极,给储能电容C6的充电电流;

储能电容C1、C2、C3、C4、C5和C6上充的电压均等于直流电源电压Vin;

放电状态:

当来自运行控制电路U1的控制信号K4、K7和K8为高电平,K1、K2、K3、K5、K6、K9、K10、K11、K12、K13、K14、K15以及K16为低电平时;高压储能电容C1给负载R放电,当给负载R放电时间比较短时,认为在负载R上两端就可以得到脉冲波形,具体的放电回路为C1上端→D4→开关管K7→开关管K8→负载R右端→负载R左端→C1下端,为电容C1放电示意图;通过电容C1给负载R放电,能够在负载R两端得到一个右正左负的脉冲电压,脉冲电压幅度等于直流电源电压Vin;脉冲宽度和脉冲频率取决于K4、K7和K8的脉冲宽度和脉冲频率;如果需要电压更加大的脉冲波形,只需要通过控制开关管使电容串联放电即可;电容C1、C2和C3串联放电如下:当来自运行控制电路U1的控制信号K4、K5和K6为高电平,K1、K2、K3、K7、K8、K9、K10、K11、K12、K13、K14、K15以及K16为低电平时,电容C1、C2和C3串联给负载R放电,具体的放电回路为C1上端→开关管K4→C2下端→C2上端→开关管K5→C3下端→开关管K6→负载R右端→负载R左端→C1下端;通过电容C1、C2和C3串联放电,在负载R上就能够得到一个右正左负的脉冲电压,脉冲电压幅度为3Vin。

4.根据权利要求1所述的一种多电平多波形高压脉冲形成电路,其特征在于最小模块电路包括高压储能电容C、二极管D-1和D-2,开关管S1、S2和S3;高压储能电容C的作用是用来储存能量然后释放以得到脉冲,通过打开开关管S1来给电容充电,打开开关管S2和S3来给电容放电,二极管D-1的作用是防止电容放电的时候往充电的方向放电,二极管D-2的作用就是开关管S2和S3同时开通的时候防止电容C对自己放电。