高压宽脉冲生物失能效应脉冲源.pdf

《高压宽脉冲生物失能效应脉冲源.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第45卷第1期电力电子技术Vo1．45．No．120l1年1月PowerElectronicsJanuary2011高压宽脉冲生物失能效应脉冲源任青毅，马勋，贾兴(中国工程物理研究院流体物理研究所，四川绵lj日621900)摘要：为满足非致命武器中高压脉冲的生物失能效应研究，研制了一‘种脉冲宽度为5～500s，重复频率为1—200Hz．最大幅度为5kv．最大脉冲电流为500mA的信号源。输出脉冲采用两个IGBT串联开关调制形成，其驱动、均压、缓冲电路和IGBT组成一体，直流高压供电采用并联谐振充电技术，整机基于嵌入式实时操作系统进行操控

2、管理。着重介绍了装置的原理、设计和调试经验。关键词：高压脉冲发生器；并联谐振变换器；电致生物失能中图分类号：TN782文献标识码：A文章编号：IO00-100X(2011)0l-0080-03HighVoltageWidePulseBioelectricalEffectSupplyRENQing—yi，MAXun，JIAXing(InstituteofFluidPhysics，CAEP，0．Box919—107，Mianyang621900，China)Abstract：Tomeetthehigh—voltagepulseelectri

3、cshockeffectsonthehumanbodystudies，apowersupplyisfabri—catedforresearchingbioelectricalefect．withpulsedurationbetween5～500p．s，repetitionfrequency1-200Hz，maxi—mateoutputvohageis5kVandcurrentis500mA．Thedeviceconsistsofdriver，buffer，over—voltageprotectioncir—cuit，whoseoutpu

4、tpulseismodulatedby2IGBTsinseries．Itisobtainedthatthesupply’sperformanceisoutstand—ingstabilityandprecisionbysoftbasedonRTOSandDChigh—voltagepowersupplybasedontheparallelresonantchargingtechnology．芝三能电容器Keywords：highvoltagepulsegenerator；parallelresonantconverter；bioelec

5、tricalefect上T．●1引言2高压宽脉冲源原理近年来．发达国家对具有软杀伤性的非致命高压宽脉冲源包括直流高压电源、IGBT调制武器表现出日益浓厚的兴趣，其中电致失能是非开关和管理控制3个基本模块。如图1所示。调制致命武器的一大种类。高压脉冲作用生物失能研开关串接在直流电源与负载之间，控制单元负责究是发展该类武器的重要课题。与短脉冲电磁辐开关的导通和关断，在负载上得到脉冲输出。由于射作用在细胞组织上的生物效应不同，此处脉冲IGBT开关导通压降很小，脉冲幅度近似为高压直电一阻]●作用的对象是肌肉。脉冲产生装置要满足两个条流电源上的电

6、压值。器件：①生物体肌肉电阻呈负阻特性：②由于不同煎0⋯韭煎一脉冲参数作用在动物上的效果不同，因此要求脉冲的电压、电流、脉冲宽度和频率能大范围变化。控制l驱动常用的高压脉冲技术，如脉冲形成线、变压器等方式都不合适。脉冲形成线体积大，且脉冲参数辫不可连续调节：变压器要实现长脉冲输出，其体积也非常大，同时随着脉冲幅值、频率和脉宽的图1高压宽脉冲信号源框图增大，所需变压器复位电流极大。在此将储能电容器与串联IGBT开关结合．获得高压长脉冲输直流高压部分包括将交流220V变换成高压出，脉冲参数连续可调。同时，装置的效率比斩波直流电的高频开关电源

7、和一个储能电容器：直流电源效率高。IGBT串联开关包括动静态均压电路及驱动电路。定稿日期：2010—07—13管理控制电路基于微处理器，负责脉冲幅度、脉作者简介：任青毅(1960一)，男，四川绵阳人，工程师，研究冲宽度、重复频率、工作时间显示、设定和电路保方向为脉冲功率技术能源装置。护等。电阻器既是阻止空载时，输出成为锯齿波80高压宽脉冲生物失能效应脉冲源的“死负载”，又承担输出电压采样工作，功率大和被动电压分配两种【5】，前者通过构成一个与栅于一般取样电阻极驱动信号反馈的闭环控制，有效实现动态均压，2．1直流高压供电但控制复杂，成本高

8、：后者主要在IGBT外围引入考虑到体积和效率，直流稳压电源采用高频RCD缓冲电路或者门极电阻，间接对IGBT集射开关电源技术设计。由于电源输出工作在脉冲状极过压抑制，其结构简单、成本低。态，脉冲输出时功率大