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用于非弹谱和俘获谱测量的高压脉冲电源设计

陈纯锴  
【摘要】:在中子探测技术中,为得到净的非弹和俘获谱,精度高、波形好、稳定的电压型脉冲电源是不可少的。特别是在毒品、爆炸物检测中,要把俘获谱与非弹谱分开才能精确测出成分含量。为此自行设计脉冲电源,很好地满足了科研和应用的需要。 该电源采用单端反激式结构和软开关技术,简化了电路拓扑结构。利用变压器初级电感和电容Cs等谐振元件,构成辅助换流网络,在开关过程前后引入谐振过程,就可以消除开关过程中的电压与电流的重合、大大减小甚至消除损耗和开关噪声,降低开关转换过程中动态应力,加一个很小的散热片就可以正常工作。由于输出电压较高,开关管电压应力较高,一般在200V左右。除了采用软开关技术降低其电压与电流冲击外,还选用了开关管IRFBC30,它的耐压值为600V,按60%降额使用也有很大余量。控制开关管工作的是集成芯片SG3525,它是美国硅通用公司推出的一种脉宽调制信号芯片。这种芯片主要特点包括两路互补的开关信号、6伏基准电压以及脉宽调制锁存等功能。调节外接电阻和电容值,不但可以获得所需的逆变频率,而且可以调节死区时间,这样可以实现对脉宽、周期的灵活调节。 为输出理想矩形脉冲,高频变压器设计是关键。理论计算得到可行变压器参数后,进行多次变压器的制作,包括铁心的选择、绕组变化、后期精细加工等。在设计中还采用仿真方法,通过仿真得到可行的设计方案,再进行实验研究。缩短了开发时间,最后设计出时间、幅度可调离子源脉冲电源。逆变输出高压脉冲,占空比从0.1-0.5可调,最小脉宽8us,经过了离子源和样品测量试验,测量精度明显优于直流方式。


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