[实用新型]一种基于单极性电容的高效脉冲放电电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种放电电路，尤其是一种基于单极性电容的高效脉冲放电电路。

背景技术

在负载特性以感性为主的大能量脉冲功率电路的设计中，通常采用电容器进行充电储能，在储能电容充电至一定电压后可以通过大电流的可控硅（SCR）作为放电开关，对感性负载进行触发放电，以获得相应的脉冲电流输出。基于该技术方案的脉冲放电电路，在放电过程结束以后会因为感性负载反向电动势的存在，在储能电容上形成反向电压，而反向电压的工作条件将影响到某些类型电容器的稳定工作。因此在该场合条件下要求储能电容具备实现大能量储能、可以进行大电流脉冲放电，又能够承受反向工作电压等三个关键特性。

在现有的设计过程中，通过以下两种途径解决上述问题：

第一，采用可以承受反向电压的无极性电容作为储能电容，按照目前的器件发展水平仅薄膜电容器比较合适。然而薄膜电容器的比能（储能密度）较低，相同储能条件下电容的体积大很多，薄膜电容器与目前的市场上常见电解电容器相比，相同储能条件下的薄膜电容器体积约大10倍或者更多。

第二，采用电解电容作为储能电容，由于电解电容是单极性电容，需要用大容量二极管对反向电压进行箝位。该方法可以使用体积较小的电解电容作为储能电容，然而由于二极管自身导通压降的存在，在输出脉冲结束时仍有微弱反向电压存在，该微弱反向电压的存在不利于电解电容长期、可靠地工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种采用单极性电容作为储能元件、在放电结束时能够避免在单极性电容上形成反向电压、节能效果明显的基于单极性电容的高效脉冲放电电路。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种基于单极性电容的高效脉冲放电电路，包括控制电路，控制电路的信号输入端接收外部触发信号，控制电路的信号输出端通过驱动电路与脉冲放电回路相连，所述的脉冲放电回路包括电解电容C和电感L，充电电路对脉冲放电回路充电。

由上述技术方案可知，本实用新型采用单极性电容——电解电容C作为长期可靠的储能元件，解决了放电结束时在电解电容C上形成反向电压的问题，提高了电路元件及整体电路的长期可靠性。同时，该实用新型所提出的放电电路具有能量回收特性，进行大量推广应用时节能效果明显。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型的电路原理图；

图3是放电阶段I时，回路中的电流波形图；

图4是放电阶段II时，回路中的电流波形图。

具体实施方式

一种基于单极性电容的高效脉冲放电电路，包括控制电路2，控制电路2的信号输入端接收外部触发信号，控制电路2的信号输出端通过驱动电路3与脉冲放电回路4相连，所述的脉冲放电回路4包括电解电容C和电感L，充电电路1对脉冲放电回路4充电，如图1、2所示。

如图1、2所示，所述的脉冲放电回路4由电解电容C、开关管V1、开关管V2、二极管D1、二极管D2和电感L组成，所述的电解电容C采用一个电解电容或多个并联的电解电容，所述的开关管V1、V2均采用IGBT晶体管。对于大容量的电容负载，充电电路1采用具有抗短路特性的恒流充电电路，开关管V1、V2也可以选用功率绝缘栅场效应管MOSFET、开关容量更大的可关断晶闸管GTO、集成门极换流晶闸管IGCT等全控器件，二极管D1、D2选用容量大于电路要求的脉冲输出电流的二极管即可。根据脉冲需求选择额定电压及容量的适合的电解电容，如果需求容量较大或者输出脉冲电流较高可采用多只电解电容并联工作。

如图1、2所示，所述的电解电容C跨接在充电电路1上，电解电容C的一端与开关管V1的集电极相连，开关管V1的发射极分别与电感L和二极管D1的阴极相连，电感L的另一端分别与二极管D2的阳极和开关管V2的集电极相连，所述的驱动电路3的信号输出端分别与开关管V1、V2的栅极相连，所述的二极管D1的阳极分别与电解电容C和开关管V2的发射极相连，开关管V1的集电极与二极管D2的阴极相连。

在放电阶段I，即放电开始时，控制电路2接收到外部的触发信号并发出控制信号至驱动电路3，并通过驱动电路3驱动开关管V1、V2，使开关管V1、V2同时导通。开关管V1、V2进入导通状态以后形成电流通路Ⅰ：电解电容C—>开关管V1—>电感L—>开关管V2—>电解电容C，该电流通路Ⅰ构成放电回路进行放电，该阶段回路中电流波形如图3所示。