基于RSD脉冲功率电路的集成设计

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脉冲功率技术是一种将缓慢储存起来的能量在极短时间内释放出来产生高功率能量脉冲的技术,其已经在国防工业和民用工业得到广泛应用。脉冲功率集成是对脉冲功率装置的模块化、系统化包装,是在满足脉冲功率装置商业化应用要求过程中发展而来。反向开关晶体管是基于可控等离子层换流思想设计的一种功率半导体开关,故其开通压降小,di/dt耐量高,与其他半导体开关相比,RSD舍弃了触发门极,属于两端器件,均压问题小,能够无限级串联,因此相比于其他器件具有明显优势。本文提出了一种RSD电路集成模块的设计方法,根据二阶电路的零输入响应原理和电路仿真软件Saber的仿真结果确定电路中各元件的参数,通过PCB将RSD电路各部分集成在一起。设计环围铜箔解决了二端饼状器件RSD在PCB上的机械固定和电气连接问题,同时还兼顾了高功率脉冲装置中的散热和均流问题;以在PCB上环形铺铜的方式设计预充电感,并通过有限元仿真软件确定该铺铜的具体的电感值。根据提出的集成模块设计方法,本文实现了RSD电路具体的PCB集成模块,在实验过程中重点分析了触发开关的选型。结合四倍压整流恒压电源,在450V的电压等级下,放出了峰值1.5kA,脉宽2μs,频率1Hz的脉冲电流。
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