[发明专利]反馈型脉冲线性放大的电子冷却调制方法及装置

说明书

本发明涉及一种实现反馈型脉冲线性放大的电子冷却调制方法及装置，方法包括：电子冷却直流负高压模块为电子枪负载提供电压；通过高压分压器采集电子枪负载的反馈电压信号；反馈电压信号与设定参考电压通过比较输出误差信号；误差信号经调节后通过功率放大输出满足驱动要求的调节电流，调节电流通过支路选通分别流向高压脉冲正负极不同的光纤发射器，使得光纤发射器发射光强变化的光信号；光强变化的光信号通过光检测回路转化为驱动电信号，进而驱动高压级联回路中的功率器件实现高压脉冲的线性放大，并输出的高压脉冲到电子冷却直流负高压模块。本发明可以作为其他高压设备的传输控制方式。

技术领域

本发明是关于一种基于光检测实现反馈型脉冲线性放大的电子冷却调制方法及装置，涉及核技术及应用领域。

背景技术

重离子储存环双电子复合实验需要依靠调制电源才能开展，主要的技术要求是在电子冷却高压直流平台的基础上实现纹波小于1*10^-4、步长1V、脉宽20ms、频率5Hz、上升时间小于500us、最终输出近千伏的方波脉冲。现有调制电源研发技术中，实现高压脉冲的线性放大可以利用高压开关技术，通过给定TTL控制信号对直流高压电源的输出电压进行斩波得到线性高压，但是这类方法输出的脉冲响应时间受限于直流电源的输出变化率，同时由于是快速斩波技术，最终输出的脉冲上升和下降沿会有很大的电压过冲。

目前还可以利用线性光耦元件实现控制信号的线性传输，进而在MOSFET管组成的高压级联回路上实现高压的线性控制，但是依靠线性光耦传输控制信号，在实际应用中存在明显不足：1）线性光耦的传输延迟较大，不适用于信号快速变化的场合，因此对高压摆率的高压脉冲输出实现存在极大困难；2）高线性度的线性光耦元件价格昂贵；3）线性光耦元件无法将强电和弱电设备完全隔离开，为了达到信号传输的稳定性，通常线性光耦传输的控制信号线需要尽可能地短，强弱电的隔离只能依靠自身器件隔离电压的电气参数以及利用密封环境下的六氟化硫气体减小高压放电的偶然性，在电子冷却装置上，电子束偏离轨道导致高压漏电流突然增大是电子冷却实验中时有发生的故障，其后果是瞬间变化的能量很可能导致光耦被击穿，进而破坏弱电设备。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够将强弱电的不同回路完全隔离开，避免高压脉冲特殊环境下的偶然放电对弱电的设备造成损坏的基于光检测实现反馈型脉冲线性放大的电子冷却调制方法及装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种实现反馈型脉冲线性放大的电子冷却调制方法，包括：

电子冷却直流负高压模块为电子枪负载提供电压；

通过高压分压器采集电子枪负载的反馈电压信号；

反馈电压信号与设定参考电压通过比较输出误差信号；

误差信号经调节后通过功率放大输出满足驱动要求的调节电流，调节电流通过支路选通分别流向高压脉冲正负极不同的光纤发射器，使得光纤发射器发射光强变化的光信号；

光强变化的光信号通过光检测回路转化为驱动电信号，进而驱动高压级联回路中的功率器件实现高压脉冲的线性放大，并输出的高压脉冲到电子冷却直流负高压模块。

进一步地，利用光纤发射器发射变化光强的方式包括：

对误差信号通过PI控制器调节后输出到光纤发射器；或者对误差信号通过PWM控制器输出PWM波至光纤发射器。

进一步地，光检测回路包括高速光电二极管和光检测放大器，高速光电二极管用于对接收的光信号进行光电转换，光检测放大器对光电二极管输出的弱电流进行前置放大作为驱动信号。

第二方面，本发明还提供一种实现反馈型脉冲线性放大的电子冷却调制装置，该装置包括光纤发射器、光检测回路、高压级联回路、电子冷却直流负高压模块、电子枪负载、高压分压器、比较放大器、调节器和支路选通回路；