基于IGBT的重頻短脈沖源研究.pdf

1、功率脈沖電源技術(shù)是一項(xiàng)研究高電壓、強(qiáng)電流、大功率脈沖的應(yīng)用技術(shù)。隨著脈沖形成、脈沖壓縮和脈沖疊加等技術(shù)的不斷發(fā)展，功率脈沖源在其上升沿下降沿、重復(fù)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(xì)胞電磁學(xué)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，需要用超寬帶大功率的電脈沖作用于細(xì)胞研究其微觀效應(yīng)，因此本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(biāo)為：電壓幅值5000V可調(diào)，頻率100Hz-1000Hz可調(diào)，脈寬2us可變。
　　本文

2、分析和綜合了高壓功率脈沖產(chǎn)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(jìn)行充電放電，控制固態(tài)開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷而獲得高電壓快脈沖的輸出。所設(shè)計(jì)的整個系統(tǒng)由可調(diào)大功率高壓直流電源、Marx發(fā)生器回路和IGBT驅(qū)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(diào)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(diào)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(zhì)產(chǎn)生電脈沖；IGBT驅(qū)動控制電路由單片機(jī)STM32F107產(chǎn)生脈寬和頻率可調(diào)的方波信號，并經(jīng)隔離驅(qū)動電路調(diào)制，最終觸發(fā)IGBT導(dǎo)通和關(guān)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(jìn)行調(diào)試驗(yàn)證：一方面直觀地給出了負(fù)載下可調(diào)高壓直流電源的關(guān)鍵點(diǎn)測試結(jié)果，驗(yàn)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(fù)載下的輸出脈沖，給出了典型的輸入高壓下負(fù)載端輸出脈沖波形，