本文關(guān)鍵詞：基于場(chǎng)效應(yīng)管串并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高壓納秒脈沖電源的研究

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【摘要】：開(kāi)關(guān)上升下降沿為毫秒,微秒甚至是納秒級(jí)的脈沖電源在多種工業(yè)領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。比如在醫(yī)療領(lǐng)域的電穿孔技術(shù),在食品工業(yè)領(lǐng)域的超聲除塵和液體食品殺菌,電子工業(yè)領(lǐng)域的激光管驅(qū)動(dòng),高速攝影控制,陰極射線管的掃描電路等等。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)這些這些脈沖電源提出了越來(lái)越高的要求,它們要能提供越來(lái)越快的開(kāi)關(guān)速度,越來(lái)越高的脈沖電壓幅度,越來(lái)越高的頻率和越來(lái)越低的負(fù)載阻抗和功耗。它們要能在開(kāi)關(guān)瞬間提供很大的瞬時(shí)的脈沖電壓電流或功率,在以往,這些脈沖電源需要非常昂貴的真空弧光放電管,或閘流管器件和復(fù)雜的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展,功率MOSFET和雪崩三極管的性能越來(lái)越高,在技術(shù)上為實(shí)現(xiàn)這類脈沖電源的特殊的性能要求提供了技術(shù)可能。經(jīng)過(guò)精心的設(shè)計(jì),使用這些功率MOSFET和雪崩三極管等固體開(kāi)關(guān)器件可以獲得更簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),更低廉的價(jià)格,可以達(dá)到納秒級(jí)的上升沿和千伏級(jí)的脈沖電壓幅度。本文旨在研究和設(shè)計(jì)這樣一套基于純固體電力電子器件即功率MOSFET和雪崩三極管的串并聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的脈沖高壓發(fā)生器,應(yīng)該說(shuō),要實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)高指標(biāo)的設(shè)計(jì)目的,需要將雪崩三極管和功率MOSFET的性能指標(biāo)發(fā)揮到最大程度,需要對(duì)它們的結(jié)構(gòu),性能,特點(diǎn)和參數(shù)有深入的掌握和了解,并對(duì)高頻開(kāi)關(guān)領(lǐng)域所涉及的雜散電感,寄生電容和震蕩等問(wèn)題有細(xì)致的考量和處理,對(duì)電路板設(shè)計(jì)和器件布置進(jìn)行優(yōu)化。本文首先對(duì)這些功率電力電子器件的結(jié)構(gòu),工作特點(diǎn)和性能進(jìn)行了回顧,結(jié)合高壓脈沖發(fā)生器的技術(shù)需求進(jìn)行了有針對(duì)性的總結(jié)和分析,進(jìn)而提出了自己的設(shè)計(jì)思路,通過(guò)仿真和搭建實(shí)際測(cè)試電路進(jìn)行了比對(duì)分析和總結(jié),細(xì)致研究了電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與開(kāi)關(guān)波形畸變的關(guān)系,分析了影響波形上升沿和下降沿的因素和導(dǎo)致開(kāi)關(guān)波形震蕩和過(guò)沖的原因,得出了符合性能需求的設(shè)計(jì)方案。
【關(guān)鍵詞】：納秒上升沿 脈沖發(fā)生器 功率MOSFET 雪崩三極管 Marx發(fā)生器
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN782;TN386
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 研究意義和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀11-13
• 1.1.1 研究背景和意義11-12
• 1.1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2 MOSFET的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)13-15
• 1.3 MOSFET的模型15-16
• 1.4 MOSFET的關(guān)鍵參數(shù)16-17
• 1.5 MOSFET的漏感的影響17-18
• 1.6 MOSFET的開(kāi)關(guān)損耗18-19
• 1.7 雪崩三極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作模式19-24
• 1.8 雪崩三極管在脈沖發(fā)生器中的應(yīng)用24-25
• 第2章 串聯(lián)MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)25-36
• 2.1 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的基本原理25-26
• 2.2 驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)載特性和輸出阻抗要求26-30
• 2.2.1 柵極驅(qū)動(dòng)電路的電壓限制26-27
• 2.2.2 驅(qū)動(dòng)電路的容性負(fù)載特性27-29
• 2.2.3 驅(qū)動(dòng)電路對(duì)低輸出阻抗的要求29-30
• 2.3 高壓陡前沿MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)現(xiàn)方式30-32
• 2.3.1 使用雪崩三極管的驅(qū)動(dòng)方式30-31
• 2.3.2 圖騰柱結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式31-32
• 2.4 柵極驅(qū)動(dòng)電路的隔離方式32-33
• 2.5 關(guān)斷電路的設(shè)計(jì)33-34
• 2.6 誤導(dǎo)通和誤關(guān)斷的分析34-36
• 第3章 MOSFET實(shí)驗(yàn)電路仿真分析36-47
• 3.1 MOSFET單元測(cè)試仿真電路36-37
• 3.2 單個(gè)MOSFET構(gòu)成的微脈沖發(fā)生器仿真電路37-38
• 3.3 雪崩三極管推MOSFET的單元實(shí)驗(yàn)電路測(cè)試38-39
• 3.4 串聯(lián)MOSET脈沖發(fā)生器仿真電路39-41
• 3.5 并聯(lián)轉(zhuǎn)串聯(lián)的MOSET脈沖發(fā)生器仿真電路41-47
• 3.5.1 穩(wěn)態(tài)均壓分析42-44
• 3.5.2 開(kāi)關(guān)暫態(tài)過(guò)程的均壓分析44-45
• 3.5.3 仿真結(jié)果分析45-47
• 第4章 串聯(lián)MOSFET實(shí)驗(yàn)電路測(cè)試和性能分析47-53
• 4.1 實(shí)驗(yàn)主電路的設(shè)計(jì)47-49
• 4.2 Mosfet柵極驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)和芯片選型49-51
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 總結(jié)53-54
• 參考文獻(xiàn)54-57
• 致謝57

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