基于MOS開關的高頻高壓脈沖源中電磁兼容問題研究

摘要：本文研究了基于MOS固態開關的高頻高壓脈沖源中的電磁兼容問題，通過分析其干擾信號頻譜分布及傳播路徑，制定了以屏蔽和濾波為主的電磁兼容方案，最終實現了重復頻率80kHz，4kV脈沖源，實驗驗證了電磁兼容措施的有效性。
關鍵詞：電磁兼容；高壓脈沖源；屏蔽；濾波

0 引言
隨著MOSFET開關技術的發展，開關模塊的在耐受電壓為10kV情況下，工作重復頻率極限已經達到了100kHz左右，大大提高了高壓脈沖源的工作重復頻率，為脈沖源進一步的廣泛應用打下基礎。本文設計了一種以高速MOS開關模塊為基礎，基于脈沖形成線原理的，工作電壓為4．5kV，重復頻率為80kHz的高頻高壓脈沖源。如此高重復頻率的高壓脈沖源中開關及電路中高電壓和大電流源的劇烈變化會導致嚴重的電磁干擾，同時本文中MOS開關模塊的控制電路對穩定度的要求十分高，必然會受到電磁干擾的影響，導致不能正常工作。因此研究脈沖源中電磁兼容問題十分重要，為此本文展開了高壓高重復頻率脈沖源中電磁兼容問題的研究，在分析其干擾信號頻譜分布及傳播路徑的基礎上制定了以屏蔽、濾波為主的電磁兼容方案，最終通過對電路的測試驗證了本電磁兼容方案的有效性。

1 理論分析
1．1 脈沖信號頻譜分析
對于本文而言，脈沖源的輸出可以視為一個矩形周期信號，脈寬110ns，重復周期80kHz，波形如圖1所示。

其中T為信號周期，τ為脈沖寬度。對其做傅里葉變換得到：