基于RSD的超高功率脉冲发生电路的设计与研究

摘要

半导体开关RSD(Reversely Switched Dynistor)是一种脉冲功率开关,它具有阻断电压高、无需均压、大电流、高di/dt、长寿命和较高的重复率等特点.研究它在脉冲功率发生电路中的应用有着十分重要的意义,RSD及其脉冲功率发生系统有着十分广阔的应用领域和市场前景.本文通过对RSD开关特性的测试试验分析,研究得出它的开通条件,运用形成该条件的RSD准二极管工作模式的物理模型,从理论上解释了该条件与其内部结构参数及外部应用电路有密切联系的规律.RSD内部结构的特征参数决定了其临界触发电荷;外部应用电路参数与工作状态决定了注入触发电荷的数量与速度,并由此决定了最小触发时间.在RSD脉冲发生电路中,为了其主放电脉冲与反向触发脉冲的隔离,文中利用二极管的延迟开通时间和磁开关的饱和时间,选用二极管和磁开关作为隔离器,实现了主放电脉冲与反向触发脉冲的有效隔离.并提出了选用二极管作隔离器的原则,运用电磁与磁路理论,研究了磁开关的设计方法.根据两种隔离器的隔离性能和对RSD脉冲放电电路的影响,得出它们适用的场合.在了解脉冲功率发生原理的基础上,根据其特点,选用电容器储能方式.为了满足RSD脉冲发生电路输出脉冲的要求,运用阻尼化方法,对它及消除其反向振荡脉冲的吸收电路进行了阻尼化设计,试验与仿真证明了设计的正确性.然后,根据负载的窄脉冲要求,对该电路输出的脉冲进行了磁脉冲压缩网络设计与理论建模分析.为了使RSD脉冲发生电路输出连续重复脉冲,运用RSD端电压翻转式和谐振式两种RSD触发方式实现了其重复开通控制,并对这两种触发电路的驱动和控制电路进行了设计.RSD端电压翻转式触发方式适合小管芯RSD的重复开通控制,谐振式触发方式对于触发开通不同截面积管芯的RSD具有较强的适应性.

目录

文摘

英文文摘

1绪言

1.1引言

1.2功率半导体开关器件的发展

1.3脉冲功率技术的发展与应用

1.4本课题的研究内容

2RSD脉冲发生电路基本工作原理

2.1引言

2.2 RSD开关基本工作原理

2.3基本电磁理论

2.4脉冲波形发生与磁脉冲压缩原理

2.5小结

3RSD脉冲发生电路设计

3.1引言

3.2运用RSD开关的脉冲电源主放电回路的放电模型

3.3磁开关设计

3.4脉冲变压器的设计

3.5 RSD开关触发控制电路设计

3.6小结

4RSD脉冲发生电路试验与仿真结果分析

4.1引言

4.2两种主放电回路与触发回路隔离方式的性能比较分析

4.3 RSD开关特性测试试验结果与分析

4.4 RSD脉冲发生电路主放电回路阻尼设计的试验验证分析

4.5两种RSD连续脉冲发生电路触发控制方式的试验仿真分析

4.4小结

5结论

致 谢

参考文献

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