本发明专利技术提供了一种基于储能网络的快沿高频大电流脉冲产生系统，系统包括上位机、引脚驱动器、高速开关、可控电压源、储能网络和电流脉冲输出，上位机合成初始数字脉冲信号，引脚驱动器接收上位机产生的初始数字脉冲信号，并输出模拟脉冲信号作为驱动信号，由驱动信号控制高速开关的导通与关断，从而控制储能网络的充放电过程，储能网络与可控电压源连接，可控电压源与上位机连接，上位机与电流脉冲输出连接，储能网络还与电流脉冲输出连接，通过储能网络的充放电在负载上输出电流脉冲。本发明专利技术中电流脉冲幅度只取决于输入恒压源，边沿时间只与开关器件的导通关断速度有关，与储能器件的放电时间无关，从而实现输出大电流、快前沿脉冲的脉冲信号。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于脉冲功率，具体涉及一种基于储能网络的快沿高频大电流脉冲产生系统。
技术介绍
1、脉冲电流源主要用于半导体激光器的核心驱动电源，可以使半导体激光器，如激光二极管等，在较少的发热下输出辐射光束。在半导体激光器领域，驱动信号脉冲电流的质量与其输出的辐射光束质量直接相关。高质量的脉冲能够在减小激光器结发热效应的同时，使得激光器的功率增加，从而提高半导体激光器的性能。
2、在脉冲电流源中，脉冲幅度、脉冲宽度、重复时间、上升时间和下降时间是评估脉冲电流源质量的重要指标，其中上升时间和下降时间都可称作边沿时间。产生脉冲电流源通常有三种方法：基于雪崩晶体管的脉冲电流产生方法，基于压控恒流源电路的脉冲电流产生方法和高速开关配合储能网络的电压控制电流的脉冲电流产生方法。
3、基于雪崩晶体管的脉冲电流产生方法需要多级电路进行级联，精准实现难度较大，晶体管容易发生不可逆的二次击穿导致器件损坏；基于压控恒流源电路的脉冲电流产生方法，由于电路输出的脉冲电流幅度取决于恒流源，输出高频率和大电流的脉冲，受限于核心器件运算放大器的压摆率，难以输出兼顾高频和大电流的要求，所以高性能恒流源的研制具有很大困难；高速开关配合储能网络的电压控制电流的脉冲电流产生方法，电流幅度仅与输入的恒压源有关，对于运算放大器的压摆率几乎没有要求，只需要运算放大器满足输出幅度要求，市面能够满足的运算放大器较多，容易实现，且输出电流幅度易于控制；脉冲频率、脉冲宽度由驱动信号配合高速开关控制，由于场效应管的优越性能，可以输出高质量的脉冲电流。
>4、在传统的高速开关配合储能网络的电压控制电流的脉冲电流产生方法的电路中，负载与开关处在同一回路中，开关上压降以及电流对负载产生影响，输出波形质量低，且产生大电流脉冲时，负载处于高电势环境下，对负载器件有较高要求，应用场景范围小。
技术实现思路
1、针对现有的高速开关配合储能网络的电压控制电流的脉冲电流产生方法的电路输出大电流时，负载电势较高，以及输出脉冲电流边沿时间与储能器件放电时间有关，导致边沿时间受限的问题，本专利技术提供一种基于储能网络的快沿高频大电流脉冲产生系统，该系统中脉冲幅度只取决于输入的可控恒压源，边沿时间只与开关器件的导通关断速度有关，与储能器件的放电时间无关，从而实现输出大电流、快前沿脉冲的脉冲信号。
2、本专利技术提供一种基于储能网络的快沿高频大电流脉冲产生系统，所述系统包括上位机、引脚驱动器、高速开关、可控电压源、储能网络和电流脉冲输出。
3、上位机用于合成初始的数字脉冲信号；
4、引脚驱动器与上位机连接，接收上位机产生的初始数字脉冲信号，并由所述初始数字脉冲信号控制引脚驱动器输出幅度固定，频率、脉宽与初始数字脉冲信号相同的模拟脉冲信号，将该模拟脉冲信号作为驱动信号，引脚驱动器的输出端与高速开关相连，由驱动信号控制高速开关的导通与关断；
5、高速开关与储能网络相连，高速开关由导通速度合适的场效应管构成，储能网络由储能电感和储能电容组成，场效应管的源极接地，漏极与储能网络中的储能电感、储能电容的一端相连，储能电容的另一端与电流脉冲输出中的保护电阻相连后与负载相连；
6、保护电阻、负载、以及二极管构成电流脉冲输出部分，负载与保护电阻之间通过二极管接地，保证电流方向，防止电流倒流；
7、储能网络中电感的另一端与可控电压源相连，可控电源为电感充电，即可控电压源对储能网络进行充电，通过储能网络的充放电在负载上输出电流脉冲信号，电流脉冲的幅度由可控电压源控制；
8、上位机与电流脉冲输出连接，接收由反馈电阻反馈的负载上的电压值；
9、可控电压源还与上位机连接，可控电压源输出的电压值由上位机控制。
10、进一步地，通过储能网络的电容将负载电路与储能电路隔离开，形成互不影响的电路结构。
11、进一步地，通过电容隔直流的特性，使负载在低电势环境下工作。
12、进一步地，通过高速开关的导通与关断，控制储能网络的放电和充电过程。
13、进一步地，负载与储能器件不直接相连，储能网络的充放电速度不受负载影响。
14、进一步地，利用两组二极管单向导通的特性，对负载电路的电流流向进行限制，产生电流脉冲输出。
15、进一步地，控制半导体场效应管开关导通与关断的栅源电压值固定。
16、进一步地，负载两端的电压对地为负，即负载一端为地，产生电流脉冲的主体电路仅有一个外部输入非地电压源。
17、进一步地，输出的电流脉冲幅度只由可控电压源控制，电流脉冲幅度分辨率由可控电压源决定。
18、进一步地，输出的电流脉冲源的频率、脉宽、占空比仅由驱动高速开关导通的驱动信号决定，初始驱动信号由数字信号合成，便于控制。
19、进一步地，场效应管作为高速开关，由驱动信号驱动其导通与关断，与三极管相比，场效应管具有更高的耐压值，在产生大电流脉冲时降低开关被击穿的概率。
20、本专利技术的有益技术效果为：
21、在传统的由储能网络产生脉冲电流的电路中，负载与开关直接相连，开关导通时存在导通电阻，负载改变时，影响负载两端的电压，本专利技术通过储能电容两端电压差不能瞬间改变，形成开关电路与负载电路隔离的结构，避免开关和负载分压的影响。
22、同时，传统的储能网络输出脉冲电流的幅度与储能电容直接相关，输出大电流时储能电容需要足够大，而大电容充电所需时间较长，输出频率高的脉冲会出现储能电容未充满就进入放电状态的情况，而电容小的电容输出幅值不够，本专利技术中通过储能大电感充放电过程输出脉冲电流，因为电感两端电压几乎相同，输出脉冲幅度只与可控电压源有关，输出脉冲时，脉冲顶部压降与电感放电时间相关，在输出脉宽小的脉冲电流时，可以输出幅值较大的脉冲，脉冲顶部压降小，输出脉冲电流质量高的同时可以输出高频率、大电流的脉冲信号，解决了传统方法无法在高频率下输出幅度较大的电流脉冲的问题。
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【技术保护点】
1.一种基于储能网络的快沿高频大电流脉冲产生系统，其特征在于，所述系统包括上位机、引脚驱动器、高速开关、可控电压源、储能网络和电流脉冲输出；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过储能网络的电容将负载电路与储能电路隔离开，形成互不影响的电路结构。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过电容隔直流的特性，使负载在低电势环境下工作。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过高速开关的导通与关断，控制储能网络的放电和充电过程。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，负载与储能器件不直接相连，储能网络的充放电速度不受负载影响。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，利用两组二极管单向导通的特性，对负载电路的电流流向进行限制，产生电流脉冲输出。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，控制半导体场效应管开关导通与关断的栅源电压值固定。
8.根据权利要求1所述的系统，负载两端的电压对地为负，即负载一端为地，产生电流脉冲的主体电路仅有一个外部输入非地电压源。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，输出的电流脉冲幅度只由可控电压源控制，电流脉冲幅度分辨率由可控电压源决定。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，输出的电流脉冲源的频率、脉宽、占空比仅由驱动高速开关导通的驱动信号决定，初始驱动信号由数字信号合成，便于控制。
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【技术特征摘要】
1.一种基于储能网络的快沿高频大电流脉冲产生系统，其特征在于，所述系统包括上位机、引脚驱动器、高速开关、可控电压源、储能网络和电流脉冲输出；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过储能网络的电容将负载电路与储能电路隔离开，形成互不影响的电路结构。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过电容隔直流的特性，使负载在低电势环境下工作。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过高速开关的导通与关断，控制储能网络的放电和充电过程。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，负载与储能器件不直接相连，储能网络的充放电速度不受负载影响。
6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：付在明，张云聪，刘航麟，刘科，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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