脉冲电源放电控制研究

根据ＤＰＳＳＬ的工作特征，脉冲电源要求是一个近似矩形的脉冲电流源，顶部要平滑稳定，且在电流快速启动过程中需要严格避免上升沿过冲［１０－１１］。本文提出利用ＩＧＢＴ工作在线性区与电流闭环控制相结合的控制方案，即负载的脉冲电流波形由ＩＧＢＴ的驱动电压闭环控制。因为脉冲电源是三模块串联结构，而且在线性区工作的功率开关管耗散功率比较大，容易造成热损毁，为了便于后续电路设计，只选择接地模块的功率开关管工作在线性区即可控制负载电路的脉冲电流波形。根据对ＩＧＢＴ驱动特性及脉冲电路的分析［１２］，模块ｃ的功率开关管工作在线性区的闭环调节电路如图５所示。 其工作原理为：脉冲放电电路导通信号发出后，模块ａ，ｂ的ＩＧＢＴ工作在开关区，模块ｃ的ＩＧＢＴ工作在线性区，其驱动电压控制负载电路的脉冲电流Ｉ０的大小。首先，负载电路在ＤＳＰ发出脉冲给定信号Ｉｒｅｆ下开始有电流，此时通过采样电阻Ｒｃ对脉冲电流Ｉ０进行差分采样后滤波、放大送入由Ｃ２，Ｃ３，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｕ４组成的ＰＩＤ调节器的反相端。将反馈电流Ｉｆ和ＤＳＰ的给定电流Ｉｒｅｆ进行ＰＩＤ调节后，通过图腾柱将输出信号放大来驱动ＩＧＢＴ工作从而控制负载电路的脉冲电流波形，通过电流闭环系统的作用，使脉冲电流Ｉ０跟随ＤＳＰ给定信号Ｉｒｅｆ平稳上升，当反馈电流Ｉｆ与给定电流Ｉｒｅｆ相等时，此时ＰＩＤ调节器输出为零，ＩＧＢＴ驱动电压与脉冲电流Ｉ０稳定在额定值，激光器发射激光。