基于IGBT的固态高压脉冲电源的研究与设计

事件管理器模块、一个高性能CPLD器件XC95144XL,可实现过压、过流保护在内的电源系统运行全数字控制，提高输出电压的精度和稳定度。且采用软件编程实现控制算法，使得系统升级、修改更为灵活方便。

1）过压保护

通过高频降压互感器检测脉冲升压变压器原边电压得到电压信号Ui,将Ui作为过压保护电路的输入电压，将过压保护电路的输出信号接到DSPF2812的引脚，这样迫使系统重新启动，实现过压保护的目的，以达到保护负载的安全。

图3 过压保护电路

2）过流保护

当负载电流超过设定值或发生短路时，需对电源本身提供保护，系统的过流保护在系统的安全性方面占有重要的地位。过流保护电路与过压保护电路相似，如图4所示。将转换的电压信号输入到F2812的，启动保护程序，故障锁存器置位，系统复位重新启动。

图4 过流保护电路

2 电路的仿真分析

令k=Cp/Cs,图5（a）为k=0.25谐振电流和谐振电压波形。选择直流母线电压Vin=300 V,开关频率fs=25 kHz,脉宽tw=10μs,Lr=50 μH,Cs=0.2μF,谐振频率kHz,即满足fs<1/2fr,LCC串并联谐振变换器工作在DCM模式下，高频升压变压器变比为1:4.高压脉冲形成电路中，脉冲升压变压器变比为1:12,双极性脉冲仿真波形如图5（b）所示。

图5 仿真波形图

3 结论

本文设计了一种基于IGBT的高压脉冲电源，分析了电源的各个组成部分及功能，并由DSP产生控制IGBT的触发信号，实现过压、过流保护，实现电源的数字化控制，可精确控制输出脉冲电压、输出脉冲宽度、频率和输出脉冲数等，且利用LCC串并联谐振充电电路作为对中间储能电容充电的结构，有利于实现装置的快速充电和小型化。