晶闸管在脉冲功率电源中的应用研究

摘要

开关是脉冲功率电源的重要组成部分，开关的电气参数和特性对电源输出波形的上升时间、幅值等产生直接的影响。紧凑型脉冲功率电源要求其开关具有耐受高压大电流、高电压上升率du/dt和大电流上升率di/dt、导通时延短而分散性小、等效电感和电阻小、寿命长、体积小等特点。相比其他类型的开关，晶闸管具有控制特性好、寿命长、体积小、噪声小等优点，是目前国内外脉冲功率应用的热门研究方向之一。本论文主要对晶闸管在脉冲功率电源中的应用可行性及应用特点进行研究。
　　 晶闸管在脉冲功率电源中应用需要解决的技术问题主要有：大的浪涌电流承受能力、高di/dt，阀片串联的动静态保护回路设计、触发一致性及隔离、小型化设计等。
　　 本论文通过理论分析、仿真计算和试验研究，设计了串联阀片的动静态保护回路参数。根据脉冲功率电源小型化要求，设计并制造了从电容器直接取能的光触发电路，实现了光控制信号隔离、一致性及小型化。最终，在上述设计的保护回路、触发回路下，晶闸管阀片在脉冲电源模块中进行了多次高电压大电流测试，最大通流达到65.4kA，di/dt最大达到409A/μs，晶闸管的开通过压和反向恢复电压均得到了有效的抑制，触发回路安全可靠。同时对晶闸管进行了寿命实验以及温度测试，实验结果证明可以将晶闸管作为主开关在脉冲功率电源中使用。