基于金属氧化物半导体场效应管的犕犪狉狓发生器.PDF

第 卷第 期 强 激 光 与 粒 子 束 ， ２２ ３ Ｖｏｌ．２２ Ｎｏ．３ 　 　 年 月 ， ２０１０ ３ ＨＩＧＨ ＰＯＷＥＲＬＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴＩＣＬＥＢＥＡＭＳ Ｍａｒ． ２０１０ 　 　 文章编号： （ ） １００１４３２２２０１００３０５６５０４ 　 基于金属氧化物半导体场效应管的犕犪狉狓发生器 刁文豪， 江伟华， 王新新 　 　 （清华大学 电机工程与电子应用技术系，北京 １０００８４） 摘 要： 给出了一种基于半导体开关的脉冲功率源的设计原理和方法。与标准的Ｍａｒｘ发生器相比，用 　　 　 　 金属氧化物半导体场效应管（ ）替代气体火花隙开关，用二极管替代电阻，由于可重复频率运行，所以 ＭＯＳＦＥＴ 能够有效地减少电路损耗。由于电路器件特性差异不同，在实验中采取对每一级的开关驱动信号进行单独调 节，以补偿器件差异对同步性带来的影响。另外，实验对开关进行光纤隔离，而对强弱电的隔离采用 ＤＣＤＣ转 换器，这不仅有利于保护实验设备，而且对 Ｍａｒｘ多级电路的同步性也有很大的贡献。设计的 Ｍａｒｘ发生器级 数为 级，并给出了单次脉冲和重复频率两种情况下的实验结果。 １６ 关键词： 脉冲功率； 高电压； 半导体开关； Ｍａｒｘ发生器； 金属氧化物半导体场效应管 　　 　 　 　 　 　 中图分类号： 文献标志码： ： ／ ＴＭ８３６ Ａ 犱狅犻１０．３７８８ＨＰＬＰ０５６５ 　　 　 　　　　 　 　　 Ｍａｒｘ发生器又称冲击电压发生器，其最根本的工作原理是：储能电容器先并联充电，然后串联放电，从而 　　 ［］ １ 使电压倍加来获得更高的脉冲电压输出 。Ｍａｒｘ发生器起初在高电压领域用作冲击电压发生器，近些年来， 随着脉冲功率技术的迅速发展，也越来越多的被应用到高功率脉冲领域。Ｍａｒｘ发生器一般作为初级能源，输 出一定幅度的电压和具有一定时间宽度的波形。由于在国防、工业及民用方面的应用越来越广泛，脉冲功率技 术渐渐向高功率、高重复频率、紧凑型方向发展。开关作为脉冲功率系统中比较重要的环节，在某种程度上限 ［］ ２ 制了该技术的发展，它不仅决定了脉冲功率装置的输出特性，甚至是脉冲功率系统成败的关键 。由于半导体 ［］ ３ 器件本身具有紧凑、轻便、高重复频率、低成本和高效率的特点 ，适应脉冲功率技术的发展趋势。本文简要介