[发明专利]一种高压方波驱动信号发生装置

权利要求书

1.一种高压方波驱动信号发生装置，其特征在于：主要包括通用计算机、单片机、现场可编程逻辑门阵列、驱动器、高压可调电源、上钳位电路、下钳位电路、P型DMOS管、N型DMOS管、第一限流电阻、第二限流电阻、第三限流电阻，底部电源，其中：

单片机连接PC机，接收并对PC机发送的命令字和信号参数进行译码，通过地址总线和数据总线输出译码后的命令字和电压幅度调整参数数据；

现场可编程逻辑门阵列连接单片机，接收单片机发送的译码后的命令字，控制现场可编程逻辑门阵列生成并输出频率、相位、占空比可调的方波驱动信号，通过时钟同源的方法使高压方波驱动信号与电荷耦合器件的水平驱动信号、垂直驱动信号之间具有稳定的时序关系；

驱动器连接现场可编程逻辑门阵列，接收并放大方波驱动信号的幅度，对方波驱动信号进行扩流，用于增强方波驱动信号的驱动能力；

第一限流电阻输入端连接驱动器输出端，对输入的方波驱动信号进行波形调整和限流，并输出波形调整和限流的方波驱动信号；

高压可调电源输入端连接单片机输出端，接收单片机发送的电压幅度调整参数数据，用于调整输出电压幅度；高压可调电源输出端连接上钳位电路、P型DMOS管的源极，用于为上钳位电路、P型DMOS管提供可调幅度电压；

底部电源与下钳位电路、N型DMOS管的源极连接，用于为下钳位电路、N型DMOS管提供工作电压；

上钳位电路、下钳位电路的输入端分别连接第一限流电阻的输出端，接收经过波形调整和限流的方波驱动信号，用于驱动上钳位电路和下钳位电路；上钳位电路将输入的方波驱动信号的顶部钳位到高压可调电源输出的可调幅度电压上，下钳位电路将输入的方波驱动信号的底部钳位到底部电源上，生成并输出两路直流分量不同、交流分量相同的方波驱动信号，上钳位电路及下钳位电路的输入采用同一个信号源即第一限流电阻输出的经过调整和限流的方波驱动信号，确保第一限流电阻输出的方波驱动信号被上、下钳位后，生成具有完全相同的上升、下降时间和相位的控制信号，用于直接控制后续超高速P型DMOS管和N型DMOS管的开、关，从而产生高压方波信号；

P型DMOS管连接上钳位电路，接收顶部被钳位到高压可调电源输出电压上的方波驱动信号，控制P型DMOS管不断开启和关断生成并输出高压方波信号的高电平部分；

N型DMOS管连接下钳位电路，接收底部被钳位到底部电源输出电压上的方波驱动信号，控制N型DMOS管不断开启和关断生成并输出高压方波信号的低电平部分；

第二限流电阻连接P型DMOS管的漏极，接收P型DMOS管输出的高压方波信号的高电平部分，对P型DMOS管生成的高压方波信号的高电平部分进行整形和限流；

第三限流电阻连接N型DMOS管的漏极，接收N型DMOS管输出的高压方波信号的低电平部分，对N型DMOS管生成的高压方波信号的低电平部分进行整形和限流。

2.根据权利要求1所述的高压方波驱动信号发生装置，其特征在于：现场可编程逻辑门阵列输出的方波驱动信号的特性可根据实际需要进行控制，通用计算机通过串口发送命令字控制单片机访问现场可编程逻辑门阵列内部的方波驱动信号的频率、相位、占空比参数寄存器，用于改变输出的方波驱动信号的频率、相位、占空比参数寄存器的参数。

3.根据权利要求1所述的高压方波驱动信号发生装置，其特征在于：所述高压方波驱动信号的电压幅度是通过通用计算机控制单片机去访问可调高压电源内部的幅度控制寄存器实现。

4.根据权利要求1所述的高压方波驱动信号发生装置，其特征在于：驱动器将现场可编程逻辑门阵列输出的3.3V电压方波驱动信号的幅度放大为10V电压、驱动能力增强至3A电流，用于加快对P型DMOS管、N型DMOS管的输入电容及寄生杂散电容的充放电速度，从而有效提升P型DMOS管、N型DMOS管的实际开关频率。

5.根据权利要求1所述的高压方波驱动信号发生装置，其特征在于：高压可调电源的输出电压调节范围为20V-49V，确保输出高压方波驱动信号的高电平在20V-49V范围内，用于保证电子倍增电荷耦合器件的电气安全；电源电压设置为4.0V，以使输出的方波驱动信号的低电平维持在4.0V。

6.根据权利要求1所述的高压方波驱动信号发生装置，其特征在于：所述P型DMOS管、N型DMOS管的耐温达150℃、耐压达100V、开关速度达25MH，用于保证该装置的工作频率达到20MHz以上。