一种脉冲变压器的顶冲消除电路及其顶冲消除方法 |
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| 申请号 | CN201710167566.7 | 申请日 | 2017-03-20 | 公开(公告)号 | CN107070179A | 公开(公告)日 | 2017-08-18 |
| 申请人 | 合肥雷科电子科技有限公司; | 发明人 | 李运海; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种脉冲 变压器 的顶冲消除 电路 ，包括多个方波模 块 、 控制器 、脉冲变压器T1和负载RL，每个方波模块与脉冲变压器T1的一个初级绕组一一对应相连，方波模块的个数与脉冲变压器T1的初级绕组的个数一致，所述方波模块由低压电源、储能电容、放电 开关 和限流 电阻 组成，所述控制器输出控制 信号 至放电开关，所述脉冲变压器T1的次级绕组接负载RL的两端。本发明还公开了一种脉冲变压器的顶冲消除电路的顶冲消除方法。本发明由于采用调节各脉冲单元电路的开启时延，实现脉冲变压器后输出脉冲 电压 波形 的顶部高平坦度，特别适合于 磁控管 这样的对脉冲波形要求高且前沿匹配难度大的应用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种脉冲变压器的顶冲消除电路，其特征在于：包括多个方波模块、控制器、脉冲变压器T1和负载RL，每个方波模块与脉冲变压器T1的一个初级绕组一一对应相连，方波模块的个数与脉冲变压器T1的初级绕组的个数一致，所述方波模块由低压电源、储能电容、放电开关和限流电阻组成，所述控制器输出控制信号至放电开关，所述脉冲变压器T1的次级绕组接负载RL的两端。 |
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| 说明书全文 | 一种脉冲变压器的顶冲消除电路及其顶冲消除方法技术领域[0001] 本发明涉及高压脉冲变压器技术领域，尤其是一种脉冲变压器的顶冲消除电路及其顶冲消除方法。 背景技术[0003] 现有的技术方案中，典型电路如图1所示的钢管推脉冲变压器技术，带储能电容C3的高压电源通过钢管固态开关S3和限流电阻R3对脉冲变压器T3的初级放电，通过脉冲变压器T3的升压后，在额定负载R4上达到图2所示的高压脉冲输出波形b。由于脉冲变压器T3漏感、分布电容等的影响，通过图2中脉冲变压器T3的输入波形a、高压脉冲输出波形b，可以看出此方案有个明显的缺点就是输出脉冲电压的顶冲较大，一般都大于3％，或者通过加大固态开关S3后的限流电阻R3，增加电源内部的功耗，来抑制顶部的过冲幅度，但其效果有限。 发明内容[0004] 本发明的首要目的在于提供一种能够实现抑制脉冲前沿处的顶冲，实现脉冲变压器后输出脉冲电压波形的顶部高平坦度的脉冲变压器的顶冲消除电路。 [0005] 为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种脉冲变压器的顶冲消除电路，包括多个方波模块、控制器、脉冲变压器T1和负载RL，每个方波模块与脉冲变压器T1的一个初级绕组一一对应相连，方波模块的个数与脉冲变压器T1的初级绕组的个数一致，所述方波模块由低压电源、储能电容、放电开关和限流电阻组成，所述控制器输出控制信号至放电开关，所述脉冲变压器T1的次级绕组接负载RL的两端。 [0006] 所述方波模块的个数为N个，所述方波模块包括第一方波模块、第二方波模块、……、第N方波模块，所述脉冲变压器T1的初级绕组的个数为N个。 [0007] 所述第一方波模块由第一低压电源、储能电容C1、放电开关S1和限流电阻R1组成，所述储能电容C1并联在第一低压电源的输出端上，储能电容C1的一端与放电开关S1的一端相连，放电开关S1的另一端与限流电阻R1的一端相连，限流电阻R1的另一端与脉冲变压器T1的第一个初级绕组的一端相连，脉冲变压器T1的第一个初级绕组的另一端与储能电容C1的另一端相连。 [0008] 所述第二方波模块由第二低压电源、储能电容C2、放电开关S2和限流电阻R2组成，所述储能电容C2并联在第二低压电源的输出端上，储能电容C2的一端与放电开关S2的一端相连，放电开关S2的另一端与限流电阻R2的一端相连，限流电阻R2的另一端与脉冲变压器T1的第二个初级绕组的一端相连，脉冲变压器T1的第二个初级绕组的另一端与储能电容C2的另一端相连。 [0009] 所述第N方波模块由第N低压电源、储能电容Cn、放电开关Sn和限流电阻Rn组成，所述储能电容Cn并联在第N低压电源的输出端上，储能电容Cn的一端与放电开关Sn的一端相连，放电开关Sn的另一端与限流电阻Rn的一端相连，限流电阻Rn的另一端与脉冲变压器T1的第N个初级绕组的一端相连，脉冲变压器T1的第N个初级绕组的另一端与储能电容Cn的另一端相连。 [0010] 本发明的另一目的在于提供一种脉冲变压器的顶冲消除电路的顶冲消除方法，该方法包括下列顺序的步骤： [0011] (1)首先，控制器控制所有方波模块中的放电开关均为关闭状态； [0012] (2)接着，控制器控制方波模块中的各路低压电源，对本模块内的储能电容充电； [0013] (3)控制器根据需要输出的脉宽和前沿，调节各个方波模块中放电开关的导通时序，使放电开关S1至放电开关Sn中的至少两个放电开关依次延迟开启，使各个方波模块的输出波形经脉冲变压器T1的磁芯叠加后，形成阶梯上升的电压波形； [0014] (4)放电结束后，控制器控制所有放电开关再次处于关断状态。 [0015] 由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：第一，由于采用调节各脉冲单元电路的开启时延，实现脉冲变压器后输出脉冲电压波形的顶部高平坦度；第二，由于脉冲单元电路的放电开关为刚管器件，放电脉冲宽度和前沿可控，特别适合于磁控管这样的对脉冲波形要求高且前沿匹配难度大的应用；第三，由于采用一个控制器统一控制方波模块内的放电开关工作，一是保证了各开关时序的正确性，二是为实现控制器软件编程增添产品功能提供方便。附图说明 [0016] 图1为传统的钢管推脉冲变压器电源原理图； [0017] 图2为图1中脉冲变压器初、次级波形图； [0018] 图3为本发明的电路原理图； [0019] 图4是本发明的工作时序图。 具体实施方式[0020] 如图3所示，一种脉冲变压器的顶冲消除电路，包括多个方波模块、控制器、脉冲变压器T1和负载RL，每个方波模块与脉冲变压器T1的一个初级绕组一一对应相连，方波模块的个数与脉冲变压器T1的初级绕组的个数一致，所述方波模块由低压电源、储能电容、放电开关和限流电阻组成，所述控制器输出控制信号至放电开关，所述脉冲变压器T1的次级绕组接负载RL的两端。所述方波模块的个数为N个，所述方波模块包括第一方波模块、第二方波模块、……、第N方波模块，所述脉冲变压器T1的初级绕组的个数为N个。 [0021] 如图3所示，所述第一方波模块由第一低压电源、储能电容C1、放电开关S1和限流电阻R1组成，所述储能电容C1并联在第一低压电源的输出端上，储能电容C1的一端与放电开关S1的一端相连，放电开关S1的另一端与限流电阻R1的一端相连，限流电阻R1的另一端与脉冲变压器T1的第一个初级绕组的一端相连，脉冲变压器T1的第一个初级绕组的另一端与储能电容C1的另一端相连。 [0022] 如图3所示，所述第二方波模块由第二低压电源、储能电容C2、放电开关S2和限流电阻R2组成，所述储能电容C2并联在第二低压电源的输出端上，储能电容C2的一端与放电开关S2的一端相连，放电开关S2的另一端与限流电阻R2的一端相连，限流电阻R2的另一端与脉冲变压器T1的第二个初级绕组的一端相连，脉冲变压器T1的第二个初级绕组的另一端与储能电容C2的另一端相连。 [0023] 如图3所示，所述第N方波模块由第N低压电源、储能电容Cn、放电开关Sn和限流电阻Rn组成，所述储能电容Cn并联在第N低压电源的输出端上，储能电容Cn的一端与放电开关Sn的一端相连，放电开关Sn的另一端与限流电阻Rn的一端相连，限流电阻Rn的另一端与脉冲变压器T1的第N个初级绕组的一端相连，脉冲变压器T1的第N个初级绕组的另一端与储能电容Cn的另一端相连。 [0024] 本方法包括下列顺序的步骤： [0025] (1)首先，控制器控制所有方波模块中的放电开关均为关闭状态； [0026] (2)接着，控制器控制方波模块中的各路低压电源，对本模块内的储能电容充电； [0027] (3)控制器根据需要输出的脉宽和前沿，调节各个方波模块中放电开关的导通时序，使放电开关S1至放电开关Sn中的至少两个放电开关依次延迟开启，使各个方波模块的输出波形经脉冲变压器T1的磁芯叠加后，形成阶梯上升的电压波形； [0028] (4)放电结束后，控制器控制所有放电开关再次处于关断状态。 [0029] 控制器统一控制N个方波模块中的放电开关S1、S2到Sn，根据需要输出的脉宽和前沿，调节各个方波模块内放电开关的导通时序，使放电开关S1至放电开关Sn中的至少两个放电开关依次延迟开启，使各个方波模块的输出波形经脉冲变压器T1的磁芯叠加后，形成阶梯上升的电压波形1。再经过脉冲变压器T1的升压后，在负载RL上形成脉冲电压波形2。 [0030] 由图4所示，假设1到N方波模块都依次开启，形成波形c、d、e等等，脉冲前后依次延迟导通。则在脉冲变压器T1的磁芯中形成波形f所示的磁场，经过脉冲变压器T1的次级升压后，最后形成波形g。由波形g可知，输出波形的顶部平坦，前沿处没有图2中波形b所示的过冲。 [0031] 综上所述，本发明由于采用调节各脉冲单元电路的开启时延，实现脉冲变压器后输出脉冲电压的顶部高平坦度；由于脉冲单元电路的放电开关为刚管器件，放电脉冲宽度和前沿可控，特别适合于磁控管这样的对脉冲波形要求高且前沿匹配难度大的应用；由于采用一个控制器统一控制方波模块内的放电开关工作，一是保证了各开关时序的正确性，二是为实现控制器软件编程增添产品功能提供方便。 |
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