全数字可编程快速大电流脉冲阵列驱动电路及其控制方法

摘要

本发明公开了全数字可编程快速大电流脉冲阵列驱动电路及其控制方法，属于导体激光器控制与高精度驱动电路领域，包括：至少一个脉冲电流发生电路、至少一个功率扩展转接板电路、一个脉冲电流信号检测电路和至少一组连接器；脉冲电流发生电路输入端和脉冲电压信号相连；脉冲电流发生电路输出端通过连接器和功率扩展转接板电路输入端相连；功率扩展转接板电路的输出端接负载；功率扩展转接板电路通过正相信号取样端PS和负相信号取样端NS和脉冲电流信号检测电路的输入端相连；脉冲电流信号检测电路的第一输出端接12V电源、第二输出端接地、第三输出端接地、第四输出端和CVS系统相连，实现了脉冲幅度、脉冲变化沿和脉冲宽度之间较好的权衡。

主权项

一种全数字可编程快速大电流脉冲阵列驱动电路，其特征在于，所述电路包括：至少一个脉冲电流发生电路、至少一个功率扩展转接板电路、一个脉冲电流信号检测电路和至少一组连接器；所述脉冲电流发生电路的输入端和脉冲电压信号相连；所述脉冲电流发生电路的输出端通过所述连接器和所述功率扩展转接板电路的输入端相连；所述功率扩展转接板电路的输出端接负载；所述功率扩展转接板电路通过正相信号取样端PS和负相信号取样端NS和所述脉冲电流信号检测电路的输入端相连；所述脉冲电流信号检测电路的第一输出端接12V电源、第二输出端接地、第三输出端接地、第四输出端和CVS系统相连；其中，所述脉冲电流发生电路包括：高速MOSFET驱动电路、2个N沟道MOSFET管、功率管退藕电容、脉冲阻尼电阻器、第一双向TVS、第一差模滤波电容、第二差模滤波电容、第一共模滤波电容、第二共模滤波电容、第三共模滤波电容、第四共模滤波电容和大电流共模滤波电感；所述高速MOSFET驱动电路分别和高侧所述N沟道MOSFET管的栅极、低侧所述N沟道MOSFET管的栅极相连；高侧所述N沟道MOSFET管的漏极和所述功率管退藕电容的一端相连；所述功率管退藕电容的另一端接等电势；高侧所述N沟道MOSFET管的源极、低侧所述N沟道MOSFET管的漏极分别和所述脉冲阻尼电阻器的一端、所述第一双向TVS的一端、所述第一差模滤波电容的一端、所述第一共模滤波电容的一端相连；低侧所述N沟道MOSFET管的源极、所述脉冲阻尼电阻器的另一端、所述第一双向TVS的另一端、所述第一差模滤波电容的另一端、所述第二共模滤波电容的另一端分别接等电势；所述第一差模滤波电容、所述第二差模滤波电容、所述第一共模滤波电容、所述第二共模滤波电容、所述第三共模滤波电容、所述第四共模滤波电容和所述大电流共模滤波电感组成π型滤波器；所述第一共模滤波电容和所述第二共模滤波电容的中间对接点与机壳相连，并接地；所述第三共模滤波电容和所述第四共模滤波电容的中间对接点与机壳相连，并接地；其中，所述功率扩展转接板电路包括：脉冲阻尼电阻器、第一双向TVS、第二双向TVS、第二差模滤波电容、第三共模滤波电容、第四共模滤波电容、大电流共模滤波电感、补偿电容、补偿电阻、脉冲电流无感取样电阻和脉冲沿补偿电容；所述第一双向TVS、所述脉冲阻尼电阻器与所述第二差模滤波电容、所述第三共模滤波电容、所述第四共模滤波电容、所述大电流共模滤波电感组成的滤波器相连；所述补偿电容和所述补偿电阻组成的串联支路和所述脉冲阻尼电阻器并联；所述脉冲电流无感取样电阻的一端、所述脉冲沿补偿电容的一端分别和所述补偿电阻的另一端相连、所述无感取样电阻的另一端、所述脉冲沿补偿电容的另一端分别和所述第二双向TVS的另一端相连、所述第二双向TVS的一端和所述补偿电容的另一端相连；其中，所述脉冲电流信号检测电路包括：第一增益电阻、第二增益电阻、第一输入电阻、第二输入电阻、运算放大器、运放退藕电容、第一小信号差模滤波电容、第二小信号差模滤波电容、第一小信号共模滤波电容、第二小信号共模滤波电容、第三小信号共模滤波电容、第四小信号共模滤波电容、第一共模电感、第二共模电感、限流电阻和运放输出限流电阻；所述运算放大器、所述第一增益电阻、所述第二增益电阻、所述第一输入电阻和所述第二输入电阻构成对称结构的差分放大器；所述第一小信号共模滤波电容、所述第二小信号共模滤波电容、所述第三小信号共模滤波电容、所述第四小信号共模滤波电容、所述第一小信号差模滤波电容和所述第二小信号差模滤波电容组成的支路完成对所述运算放大器的充电；所述第一共模电感和所述第二共模电感组成的支路完成对所述运算放大器输出的放大信号的滤波；所述限流电阻和所述运放退藕电容组成的支路完成对所述运算放大器的供电和退藕；所述运放输出限流电阻与传输电缆的特性阻抗相匹配。