一种升压式电光调q电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种升压式电光调Q电路，包括场效应管Q1、Q2，电容C1、C2，电阻R1、R2、R3、R4和调Q晶体；场效应管Q1的漏极连接正高压HV，源极与电阻R2相连接；场效应管Q2的源极连接负高压?HV，漏极与电阻R1相连接，电容C1的一端与场效应管Q1和电阻R2的连接处相连，另一端连接电阻R3后与正负高压?HV的公共接地端相连；电容C2的一端与场效应管Q2和电阻R1的连接处相连接，另一端连接电阻R4后与正负高压?HV的公共接地端相连；调Q晶体的一端与电容C1和电阻R3的连接处相连接，另一端与电容C2和电阻R4的连接处相连接；本发明电路上升沿快、工作稳定；能获得更高的电压输出，脉冲幅值调节范围大；可靠性高、成本低；提高了激光器电光转换的效率。
【专利说明】
一种升压式电光调Q电路
技术领域
[0001] 本发明属于高压快速驱动电源技术领域，具体涉及一种升压式电光调Q电路。
【背景技术】
[0002] 在激光技术领域中，电光调Q利用电光晶体的电光效应来实现激光腔的Q值突变， 即控制加在电光晶体两端高压的突变，使通过晶体的线偏振光相位延迟的突变，从而使激 光腔的损耗突变，来产生高峰值功率、窄脉冲宽度的激光巨脉冲。
[0003] 电光Q开关是产生高峰值功率激光脉冲的关键器件，影响电光调Q激光电光效率的 一个重要因素是Q开关速度，Q开关速度主要由调Q电路决定，如何提高调Q电路的开关速度 是电光调Q激光器的首要任务。
[0004] 现有的调Q电路多采用雪崩三极管级联或者变压器升压的方式，对于雪崩三极管 级联式调Q电路，输出脉冲幅度调节范围小，雪崩三极管一致性要求较高;对于变压器升压 式调Q电路，开关速度慢，电路一致性差。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于根据现有技术的不足，提供一种升压式电光调Q电路，以实现纳 秒级尚压脉冲输出，具有快速、调节范围大、成本低和可靠性尚等特点。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种升压式电光调Q电路，包括第一 场效应管Q1、第二场效应管Q2、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电 阻R3、第四电阻R4和调Q晶体;所述第一场效应管Q1的漏极连接正高压HV，第一场效应管Q1 的源极与第二电阻R2相连接;所述第二电阻R2的另一端与负高压-HV相连接;所述第二场效 应管Q2的源极连接负高压-HV，第二场效应管Q2的漏极与第一电阻R1相连接;所述第一电阻 R1的另一端与正高压HV相连接;所述第一电容C1的一端与第一场效应管Q1和第二电阻R2的 连接处相连，第一电容C1的另一端连接第三电阻R3后与正负高压-HV的公共接地端相连;所 述第二电容C2的一端与第二场效应管Q2和第一电阻R1的连接处相连接，第二电容C2的另一 端连接第四电阻R4后与正负高压-HV的公共接地端相连;所述调Q晶体的一端与第一电容C1 和第三电阻R3的连接处相连接，调Q晶体的另一端与第二电容C2和第四电阻R4的连接处相 连接。
[0007] 所述的一种升压式电光调Q电路，还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第 八电阻R8、第三电容C3、第四电容C4以及与第三电阻R3并联的第一二极管D1和与第四电阻 R4并联的第二二极管D2;所述的第一场效应管Q1的栅极和源极之间连接第六电阻R6,所述 的第二场效应管Q2的栅极和源极之间连接第七电阻R7;所述的第三电容C3和第五电阻R5并 联后两端分别与正高压HV和公共接地端相连接，所述的第四电容C4和第八电阻R8并联后两 端分别与负高压-HV和公共接地端相连接。
[0008] 所述的一种升压式电光调Q电路，还包括第九电阻R9、第十电阻R10、第三场效应管 Q3和第四场效应管Q4;所述的第三场效应管Q3的漏极端与第一场效应管Q1的源极端相连 接，所述的第三场效应管Q3的源极端与第二电阻R2相连接，所述的第三场效应管Q3的栅极 和源极之间连接第九电阻R9;所述的第四场效应管Q4的源极端与负高压-HV相连接，所述的 第四场效应管Q4的漏极端与第二场效应管Q2的源极端相连接，所述的第四场效应管Q4的栅 极和源极之间连接第十电阻R10。
[0009]所述的一种升压式电光调Q电路，其第一场效应管Q1和第二场效应管Q2由触发电 路同步触发。所述的第三场效应管Q3和第四场效应管Q4由触发电路同步触发。
[0010]所述的一种升压式电光调Q电路，其调Q晶体为KDP或。
[0011 ]所述的一种升压式电光调Q电路，其第一电容C1和第二电容C2为瓷介电容或聚丙 烯电容。其所述的第三电容C3和第四电容C4为瓷介电容或聚丙烯电容。
[0012] 本发明的有益效果是： 1、 本发明实现的升压式电光调Q电路上升沿快、工作稳定； 2、 本发明实现的升压式电光调Q电路通过场效应管串联的方式可获得更高的电压输 出，脉冲幅值调节范围大； 3、 本发明实现的升压式电光调Q电路可靠性高、成本低； 4、 本发明实现的升压式电光调Q电路可以提高激光器电光转换效率。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的电路原理框图； 图2是本发明的第一实施例电路原理框图； 图3是本发明的第二实施例电路原理框图； 图4是本发明的第二实施例的测试波形图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0015] 实施例1: 参照图1所示，作为本发明的基本实施例，一种升压式电光调Q电路，包括第一场效应管 Q1、第二场效应管Q2、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四 电阻R4和调Q晶体;所述第一场效应管Q1的漏极连接正高压HV，第一场效应管Q1的源极与第 二电阻R2相连接;所述第二电阻R2的另一端与负高压-HV相连接;所述第二场效应管Q2的源 极连接负高压-HV，第二场效应管Q2的漏极与第一电阻R1相连接;所述第一电阻R1的另一端 与正高压HV相连接;所述第一电容C1的一端与第一场效应管Q1和第二电阻R2的连接处相 连，第一电容C1的另一端连接第三电阻R3后与正负高压-HV的公共接地端相连;所述第二电 容C2的一端与第二场效应管Q2和第一电阻R1的连接处相连接，第二电容C2的另一端连接第 四电阻R4后与正负高压-HV的公共接地端相连;所述调Q晶体的一端与第一电容C1和第三电 阻R3的连接处相连接，调Q晶体的另一端与第二电容C2和第四电阻R4的连接处相连接。
[0016] 进一步，所述的调Q晶体为KDP或 本发明的原理是： 第一场效应管Q1和第二场效应管Q2在触发信号到来前均处于关闭状态，此时第一电容 Cl和第二电阻R2的连接端电位为负高压-HV，第二电容C2和第一电阻R1的连接端电位为正 高压HV，第一电容C1与第三电阻R3的连接端电位为零，第二电容C2与第四电阻R4的连接端 电位也为零，调Q晶体两端的电位差为零。
[0017] 那么，第一电容C1与第三电阻R3的连接端的电位比第一电容C1和第二电阻R2的连 接端的电位高HV，第二电容C2与第四电阻R4的连接端的电位比第二电容C2和第一电阻R1的 连接端电位低HV。
[0018] 当第一场效应管Q1和第二场效应管Q2的同步触发信号到来后，场效应管均导通。 此时，第一电容C1和第二电阻R2的连接端电位为HV，第二电容C2和第一电阻R1的连接端电 位为-HV。
[0019] 由于第一电容C1和第二电容C2两端的压差不能突变，那么，第一电容C1与第三电 阻R3的连接端电位为2HV，第二电容C2与第四电阻R4的连接端的电位为-2HV，调Q晶体两端 的电位差为4HV，从而在调Q晶体两端获得纳秒级高压脉冲输出。
[0020] 因此，通过场效应管串联的方式提高耐压可以获得更大的调节范围，调节正负高 压HV可以获得4HV高压脉冲输出。
[0021] 实施例2: 是相较实施例1进一步的实施例，如图2所示，它还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七 电阻R7和第八电阻R8,第三电容C3、第四电容C4以及第一二极管D1和第二二极管D2。其中， 第一场效应管Q1的栅极和源极之间连接第六电阻R6,所述的第二场效应管Q2的栅极和源极 之间连接第七电阻R7;第三电容C3和第五电阻R5并联后两端分别与正高压HV和公共接地端 相连接，所述的第四电容C4和第八电阻R8并联后两端分别与负高压-HV和公共接地端相连 接。
[0022]具体而言，所述的第一场效应管Q1的漏极端与正高压HV相连接，第一场效应管Q1 的源极端连接第二电阻R2,第二电阻R2的另一端连接负高压-HV;所述的第二场效应管Q2源 极端连接负高压-HV，漏极端连接第一电阻R1，第一电阻R1的另一端连接正高压HV;所述的 第一电容C1的一端连接第一场效应管Q1源极端与第二电阻R2的连接端，第一电容C1的另一 端连接第三电阻R3，第三电阻R3的另一端接正负高压的公共接地端，第一二极管D1与第三 电阻R3并联;所述的第二电容C2-端连接第二场效应管Q2的漏极端与第一电阻R1的连接 端，第二电容C2的另一端连接第四电阻R4,第四电阻R4的另一端接正负高压的公共接地端， 第二二极管D2与第四电阻R4并联;所述的调Q晶体KDP的一端连接第一电容C1与第三电阻R3 的连接端，调Q晶体KDP的另一端连接第二电容C2与第四电阻R4的连接端;所述的第六电阻 R6连接到第一场效应管Q1的栅极和源极之间，第七电阻R7连接到第二场效应管Q2的栅极和 源极之间；所述的第三电容C3和第五电阻电容R5并联后连接到正高压HV和公共接地端，第 四电容C4和第八电阻R8并联后连接到负高压-HV和公共接地端。
[0023] 进一步，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4为瓷介电容或聚丙烯 电容。
[0024]这样两路隔离的同步触发信号分别连接到第六电阻R6和第七电阻R7两端，一路触 发信号正连接到第六电阻R6和第一场效应管Q1栅极连接端G1，触发信号负连接到第六电阻 R6和第一场效应管Q1源极的连接端S1;另一路触发信号正连接到第七电阻R7和第二场效应 管Q2栅极连接端G2,触发信号负连接到第七电阻R7和第二场效应管Q2源极的连接端S2。
[0025] 实施例3: 如图3所示，在实施例2基础上更进一步，采用两个场效应管串联的方式，来获得更高的 调Q电压，它还包括第九电阻R9、第十电阻R10、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4。其中第 三场效应管Q3的漏极端与第一场效应管Q1的源极端相连接，第三场效应管Q3的源极端与第 二电阻R2相连接，第三场效应管Q3的栅极和源极之间连接第九电阻R9;第四场效应管Q4的 源极端与负高压-HV相连接，第四场效应管Q4的漏极端与第二场效应管Q2的源极端相连接， 第四场效应管Q4的栅极和源极之间连接第十电阻R10。
[0026]具体而言，所述的第一场效应管Q1漏极端连接正高压HV，第一场效应管Q1源极端 连接第三场效应管Q3的漏极端，第三场效应管Q3的源极端连接第二电阻R2,第二电阻R2的 另一端连接负高压-HV;所述的第四场效应管Q4源极端连接负高压-HV，第四场效应管Q4的 漏极端连接第二场效应管Q2的源极端，第二场效应管Q2的漏极端连接第一电阻R1，第一电 阻R1的另一端连接正高压HV;所述的第一电容C1 一端连接第三场效应管Q3源极端与第二电 阻R2的连接端，第一电容C1的另一端连接第三电阻R3，第三电阻R3的另一端接正负高压的 公共接地端，第一二极管D1与第三电阻R3并联;所述的第二电容C2-端连接第二场效应管 Q2漏极端与第一电阻R1的连接端，第二电容C2的另一端连接第四电阻R4,第四电阻R4的另 一端接正负高压的公共接地端，第二二极管D2与第四电阻R4并联;所述的调Q晶体KDP的一 端连接第一电容C1与第三电阻R3的连接端，调Q晶体KDP的另一端连接第二电容C2与第四电 阻R4的连接端;所述的第六电阻R6连接到第一场效应管Q1的栅极和源极之间，第九电阻R9 连接到第三场效应管Q3的栅极和源极之间，第七电阻R7连接到第二场效应管Q2的栅极和源 极之间，第十电阻R10连接到第四场效应管Q4的栅极和源极之间；所述的第三电容C3和第五 电阻R5并联后连接到正高压HV和公共接地端，第四电容C4和第八电阻R8并联后连接到负高 压-HV和公共接地端。
[0027]四路隔离的同步触发信号分别连接到第六电阻R6、第九电阻R9、第七电阻R7和第 十电阻R10两端，第一路触发信号正连接到第六电阻R6和第一场效应管Q1栅极连接端G1，第 一路触发信号负连接到第六电阻R6和第一场效应管Q1源极的连接端S1;第二路触发信号正 连接到第九电阻R9和第三场效应管Q3栅极连接端G3,第二路触发信号负连接到第九电阻R9 和第三场效应管Q3源极的连接端S3;第三路触发信号正连接到第七电阻R7和第二场效应管 Q2栅极连接端G2,第三路触发信号负连接到第七电阻R7和第二场效应管Q2源极的连接端 S2;第四路触发信号正连接到第十电阻R10和第四场效应管Q4栅极连接端G4,触发信号负连 接到第十电阻R10和第四场效应管Q4源极的连接端S4。
[0028]进一步，第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4由 触发电路同步触发。
[0029] 本发明采用正负高压电源供电，实现了纳秒级高压脉冲输出，具有快速、调节范围 大、成本低、可靠性高等特点，可用于升压式电光调Q、高能物理、雷达等领域。
[0030] 第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4耐压值Vds 不小于1500V，输入电容尽量小;第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4耐压值 不低于1500V，第三电容C3和第四电容C4容量为22nF，第一电容C1和第二电容C2容量为InF; 第五电阻R5和第八电阻R8为2512封装，阻值为10ΜΩ ;第六电阻R6、第七电阻R7、第九电阻R9 和第十电阻R10阻值为51Ω ;第一电阻R1和第二电阻R2为2512封装，阻值为100kQ ;第三电 阻R3和第四电阻R4为2512封装，阻值为10k Ω ;第一二极管D1和第二二极管D2耐压值大于 3000V。测试时，采用Agilent MS06032A示波器，采用Tektronix P6015A探头，衰减1000倍， 测试波形如图4所示。测试脉冲个数为1282个，脉冲上升沿最大、最小值分别为4.4ns和 7. Ins，脉冲幅度最大、最小值分别为5320V和5450V。
[0031]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于 本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种升压式电光调Q电路，其特征在于:包括第一场效应管Ql、第二场效应管Q2、第一 电容CU第二电容C2、第一电阻RU第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和调Q晶体； 所述第一场效应管Ql的漏极连接正高压HV，第一场效应管Ql的源极与第二电阻R2相连 接;所述第二电阻R2的另一端与负高压-HV相连接； 所述第二场效应管Q2的源极连接负高压-HV，第二场效应管Q2的漏极与第一电阻Rl相 连接;所述第一电阻Rl的另一端与正高压HV相连接； 所述第一电容Cl的一端与第一场效应管Ql和第二电阻R2的连接处相连，第一电容Cl的 另一端连接第三电阻R3后与正负高压-HV的公共接地端相连； 所述第二电容C2的一端与第二场效应管Q2和第一电阻Rl的连接处相连接，第二电容C2 的另一端连接第四电阻R4后与正负高压-HV的公共接地端相连； 所述调Q晶体的一端与第一电容Cl和第三电阻R3的连接处相连接，调Q晶体的另一端与 第二电容C2和第四电阻R4的连接处相连接。2. 根据权利要求1所述的一种升压式电光调Q电路，其特征在于，还包括第五电阻R5、第 六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3、第四电容C4以及与第三电阻R3并联的第 一二极管Dl和与第四电阻R4并联的第二二极管D2; 所述的第一场效应管Ql的栅极和源极之间连接第六电阻R6,所述的第二场效应管Q2的 栅极和源极之间连接第七电阻R7; 所述的第三电容C3和第五电阻R5并联后两端分别与正高压HV和公共接地端相连接，所 述的第四电容C4和第八电阻R8并联后两端分别与负高压-HV和公共接地端相连接。3. 根据权利要求2所述的一种升压式电光调Q电路，其特征在于，还包括第九电阻R9、第 十电阻RlO、第三场效应管Q3和第四场效应管Q4; 所述的第三场效应管Q3的漏极端与第一场效应管Ql的源极端相连接，所述的第三场效 应管Q3的源极端与第二电阻R2相连接，所述的第三场效应管Q3的栅极和源极之间连接第九 电阻R9; 所述的第四场效应管Q4的源极端与负高压-HV相连接，所述的第四场效应管Q4的漏极 端与第二场效应管Q2的源极端相连接，所述的第四场效应管Q4的栅极和源极之间连接第十 电阻RlO。4. 根据权利要求3所述的一种升压式电光调Q电路，其特征在于，所述的第三场效应管 Q3和第四场效应管Q4由触发电路同步触发。5. 根据权利要求1所述的一种升压式电光调Q电路，其特征在于，所述的第一场效应管 Ql和第二场效应管Q2由触发电路同步触发。6. 根据权利要求1至5任意一项所述的一种升压式电光调Q电路，其特征在于，所述的调 Q晶体为KDP或。7. 根据权利要求1至5任意一项所述的一种升压式电光调Q电路，其特征在于，所述的第 一电容Cl和第二电容C2为瓷介电容或聚丙烯电容。8. 根据权利要求2至5任意一项所述的一种升压式电光调Q电路，其特征在于，所述的第 三电容C3和第四电容C4为瓷介电容或聚丙烯电容。
【文档编号】H01S3/115GK106025784SQ201610477667
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】练文, 张鑫, 郭良贤, 彭堂超, 唐培
【申请人】湖北久之洋红外系统股份有限公司