基于半桥结构的双极性脉冲源研究

　　作者：

　　英金先生，熊一鸣，李梓，蒋松，饶俊峰

　　摘要

　　为满足脉冲电场烧蚀的应用需求，解决单极性脉冲电场分布不均匀的问题，研制了一种基于半桥结构主电路的高重复频率、纳秒级前端的双极性亚微秒高压脉冲电源。脉冲电源由FPGA控制信号提供，经驱动芯片放大控制信号后，光电耦合器用于驱动多个SiC MOSFET。驱动电路需要的元器件少，信号控制时序简单，可提供负电压偏置，使开关管可靠地关断，提高电路的抗电磁干扰能力，使电源能稳定运行。通过阻负载实验，比较分析了不同栅极电阻对驱动电压的影响。驱动电压上升时间越短，双极性高压脉冲前沿越快。实验结果表明，所设计的高频双极性脉冲电源能够在100 Ω纯阻性负载上稳定地产生重复的双极性纳秒脉冲。输出电压可在 0 至 ±4 kV 范围内调节，脉冲宽度可在 0.2 至 1.0 μs 范围内调节，正负脉冲之间的相位延迟可在 0 至 1 ms 范围内调节，上升沿和下降沿在 60 至 150 ns 之间。双极性脉冲源电路设计结构紧凑，可满足应用参数要求。

　　关键词： 双极性脉冲， 脉冲功率， 高重复频率， 功率MOSFET， 光电耦合器隔离