[发明专利]一种电子冷却直流调制脉冲高压分压器及方法

说明书

本发明涉及一种电子冷却直流调制脉冲高压分压器及方法，其特征在于，包括导热材料、第一分压电阻、第二分压电阻、运放驱动输出回路、均压电阻电路、温度传感器、陶瓷控温器和温度控制器；导热材料内嵌设有第一分压电阻和运放驱动输出回路，第一分压电阻通过第二分压电阻连接电子冷却直流高压端，第一分压电阻还通过运放驱动输出回路连接外部ADC采集电路；均压电阻电路用于对电子冷却直流高压端的直流调制脉冲高压进行保护均压；温度传感器用于采集导热材料的温度；温度控制器用于根据温度传感器采集的温度，通过陶瓷控温器控制导热材料的温度，使得第一分压电阻和运放驱动输出回路的周围空间温度保持恒定，本发明可广泛用于核技术及应用领域中。

技术领域

本发明是关于一种电子冷却直流调制脉冲高压分压器及方法，属于核技术及应用领域。

背景技术

调制电源的研制是开展重离子储存环双电子复合实验的关键，主要的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。在调制系统中，高压分压器的作用是提供精确1：10000的反馈电压，通过与给定电压的比较，完成PI的调节，最终稳定输出电压波形。由于直流调制脉冲的幅值需从±1V不断增大到3kV，即反馈的分压电压为在直流的幅值上调制±100uV至±300mV，而现有调制电源研发中，所用的高压分压器采用阻容结构，分压电阻上的均压电容导致输出脉冲波形平顶倾斜失真，反馈值与实际输出高压比例的偏差造成输出高压精度下降，从而影响电子离子俘获概率。双电子复合实验持续脉冲时间需近百小时，没有任何冷却功能的高压分压器在长时间运行的情况下，分压电阻受到温度系数的影响，阻值不再恒定，而是根据器件本身温度系数参数发生变化，从而影响反馈电压，使得输出电压精度下降。

目前，现有技术中，恒温控制为55℃～65℃且只能应用于直流领域，以及其他恒温分压器采用散热片作为恒温手段。然而，这些高压的恒温方法，对于需要温度控制在±0.1℃范围从而稳定分压电压在100uV至几百mV的精确反馈给定是远远不够的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够减小温度变化对分压精度影响的电子冷却直流调制脉冲高压分压器及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种电子冷却直流调制脉冲高压分压器，包括导热材料、第一分压电阻、第二分压电阻、运放驱动输出回路、均压电阻电路、温度传感器、陶瓷控温器和温度控制器；

所述导热材料内嵌设有所述第一分压电阻和运放驱动输出回路，所述第一分压电阻通过所述第二分压电阻连接电子冷却直流高压端，所述第一分压电阻还通过所述运放驱动输出回路连接外部ADC采集电路，所述第一分压电阻、第二分压电阻和运放驱动输出回路均用于对电子冷却直流高压端的直流调制脉冲高压进行分压；

所述均压电阻电路用于对电子冷却直流高压端的直流调制脉冲高压进行保护均压；

所述温度传感器用于采集所述导热材料的温度；

所述温度控制器用于根据所述温度传感器采集的温度，通过所述陶瓷控温器控制所述导热材料的温度，使得所述第一分压电阻和运放驱动输出回路的周围空间温度保持恒定。

进一步地，所述运放驱动输出回路采用反向比例运算放大电路，包括第一运算放大器、第三分压电阻、第一电容和第一电阻；

所述第一运算放大器的同向输入端直接接地，所述第一运算放大器的反向输入端并联连接所述第一分压电阻、第三分压电阻和第一电容的一端，所述第一运算放大器的输出端并联连接所述第三分压电阻和第一电容的另一端以及所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接外部ADC采集电路。

进一步地，所述运放驱动输出回路采用同向比例运算放大电路，包括第二运算放大器、第四分压电阻、第二电容和第二电阻；