基于硅堆的猝发高压脉冲源初步实验研究

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1、第20卷第22期电子设计工程2012年11月V01．20No．22ElectronicDesignEngineeringNOV．2012基于硅堆的猝发高压脉冲源初步实验研究马勋-一。李洪涛1,2(1．中国工程物理研究院流体物理研究所，四川绵阳621900；2．中国工程物理研究院脉冲功率科学与技术重点实验室．四川绵阳621900)摘要：为了产生驱动多幅闪光照相的高重频猝发高压电脉冲，开展了基于硅堆隔离的猝发高压脉冲发生装置的可行性研究。对普通整流硅堆脉冲条件的导通电流，反向关断时间进行了实验研究；采用脉冲形成线产生矩形脉冲，利用不同

2、长度传输线的传输时延产生多脉冲，以硅堆隔离的方式实现多脉冲在负载的输出。研究表明：硅堆在500ms脉宽条件下，其电流过载至少736倍，关断时间约200ns，硅堆的绝缘恢复时间决定产生脉冲的最高重复频率。关键词：脉冲功率；硅堆隔离；重复频率；闪光照相；脉冲形成线中图分类号：TM836文献标识码：A文章编号：1674—6236(2012)22—0001—03Ahigh-voltageburstpulsegeneratorbasedonrectifierdiodesMAXun一．LIHong—tao·(1．InstituteofFlui

3、dPhysics，CAEP，Mianyang621900，China；2．PulsedPowerLaboratory，CAEP，Mianyang621900，China)Abstract：Inordertogeneratehighvoltageburst—modemulti—pulseonflashx-raytubes，itispromisingtostudythehigh—voltagepulsedpowercircuitwhichiscomposedofrectifierdiodes(RDs)andpulseformation

4、lines(PFLs)．Themaximalconductingcurrentandreversecut—timeofRDsweretested．AsquarepulsewasgeneratedbyPFLsandsingleair-gap，subsequently，multi-pulsewasgotbypulsetransferlinesofdifferentelectriclength，eventually，thepulseswereoperatedonloadbasedonRDs．Theexperimentsshowthatt

5、hecurrentoverloadfactorisleast736，cut-timeisabout200ns．InsulatingresumetimeofRDslimitedthemaximalfrequency．Keywords：pulsedpower；rectifierdiodesinsulation；repetitionfrequency；flashradiography；pulseformationline作为一种高速辐射摄影系统，闪光X光机被应用于研究各种冲击加载下物质内部结构的瞬态现象．如弹丸在膛内的运动，破甲射流的形

6、成及对目标的侵彻过程，带壳战斗部破片的形成。炸药及火工品的爆炸过程及结构设计等方面的研究等【IJo近年来，随着流体动力学研究的深入，迫切需要发展最高重频达到10MHz以上的闪光照相X光机．以使X光机的应用从定性向定量或半定量转变[2-51。其中，实现高重频的脉冲功率驱动源是关键技术之一。硅堆是由若干个二极管集成制成的单向导通器件。常图1半导体开关性能作为初级电源的整流器件，在直流下其最大导通电流往往Fig．1Characteristicsofsemi—conductorswitches不超过数十安培。本文利用硅堆在脉冲条件下有较大

7、的电流过载和快速的反向电流关断能力，探索了一种基于硅堆1基本原理隔离的高重频高压多脉冲产生方法．通过实验验证了该方实现高重频脉冲功率源的关键是高重频大功率开关器法的可行性件。传统的气体开关虽然功率容量大，但绝缘恢复时间长：收稿日期：2012—06—26稿件编号：201206163基金项目：国家自然科学基金资ig~(50837004)；国家自然科学基金青年基金项目(51007085)；中国工程物理研究院科学发展基金项目(2012B0402054)；中国工程物理研究院科学发展基金项目(201IB0402010)；中国工程物理研究院流体

8、物理研究所发展基金(SFZ20110202)。作者简介：马勋(1981一)，男，四川金堂人，博士研究生，工程师。研究方向：脉冲功率技术。一1一《电子设计工程}2012年第22期MOSFET重复频率可以达到数MHz，但耐压低，往往需要大的脉冲形成线，