基于半桥结构的双极性脉冲源研究

作者

Yingjin先生,熊一鸣,李梓,江松,饶俊峰

摘要

为满足脉冲电场烧蚀的应用要求，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，由驱动芯片放大控制信号后，光电耦合器用于驱动多个SiC MOSFET。驱动电路需要的元件少，其信号控制时序简单，并能提供负电压偏置，使开关管可靠关断，提高了电路的抗电磁干扰能力，保证了电源的稳定运行。通过电阻负载实验，对比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，双极性高压脉冲前端越快。实验结果表明，所设计的高频双极性脉冲电源能够在100 Ω纯电阻负载下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 之间调节，脉冲宽度可在 0.2 μs 至 1.0 μs 之间调节，正负脉冲之间的相位延迟可在 0 至 1 ms 之间调节，上升沿和下降沿在 60 ns 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