摘要:介紹了用IGBT實(shí)現(xiàn)單脈沖雷達(dá)調(diào)制器電路的方法;對(duì)IGBT 驅(qū)動(dòng)模塊M57962L 進(jìn)行了分析,通過對(duì)該調(diào)制器電路波形的測(cè)試及分析,證明了IGBT 在窄脈沖狀態(tài)下作為脈沖調(diào)制器控制開關(guān)應(yīng)用的可行性。 Abstract :This article introduces the way that modulator circuit of the single pulse radar was realized by IGBT. ICM57962L performance is studied ,and analysis the wave of the modulator prove it is feasible that under state of narrow pulse the IGBT apply to control switch of the pulse modulator. 敘詞:調(diào)制器　單片機(jī)/ 絕緣柵雙極晶閘管 Keywords :module ;microcomputer ; IGBT 1、引言　 某厘米波單脈沖體制雷達(dá)發(fā)射機(jī)的調(diào)制器采用的是兩級(jí)脈沖壓縮直流磁調(diào)制器技術(shù)。第一級(jí)脈沖形成電路由單向晶閘管作為控制開關(guān),第二級(jí)則采用磁調(diào)制器作為控制開關(guān)。當(dāng)?shù)诙?jí)負(fù)載阻抗嚴(yán)重失配時(shí),第一級(jí)可控硅截止,兩端的正向電壓接近1100V、反向電壓接近800V ;晶閘管正向?qū)〞r(shí)的電流上升率大于450A/μs ,其導(dǎo)通、關(guān)斷的頻率PRF高達(dá)1200Hz ,極易造成可控硅損壞,嚴(yán)重影響了雷達(dá)正常性能的發(fā)揮。由于IGBT 具有耐高壓、耐大電流沖擊。易于程控等優(yōu)點(diǎn),開發(fā)出用IGBT 取代該雷達(dá)發(fā)射機(jī)中晶閘管,通過實(shí)測(cè)表明:該電路在不影響原發(fā)射機(jī)性能的前提下,提高了整機(jī)的可靠性。 2、電路的組成 圖1 為兩級(jí)脈沖壓縮直流磁調(diào)制器電路原理圖。 圖中　Rext ———限流電阻 　 VZ1 ,VZ2 ———限幅器 調(diào)制器脈沖形成的過程是:由主電路電源整流為直流電源,經(jīng)電感L1 、變壓器T2初級(jí)向電容C2充電,當(dāng)C2上電壓達(dá)到峰值時(shí),由定時(shí)脈沖通過單片機(jī)PIC12C508 經(jīng)驅(qū)動(dòng)模塊M57962L 觸發(fā)IGBT導(dǎo)通,C2 通過T2 初級(jí)、L3放電形成第一級(jí)調(diào)制脈沖,脈沖寬度由L 3 和C2 的數(shù)值決定。單片機(jī)通過M57962L 控制IGBT關(guān)斷。第二級(jí)脈沖形成電路由磁性開關(guān)L4 控制仿真線C 的充放電,形成調(diào)制脈沖使磁控管產(chǎn)生大功率射頻振蕩信號(hào),經(jīng)微波饋電系統(tǒng)輸出加到天線,向空間輻射。 3、第一級(jí)脈沖調(diào)制器 第一級(jí)脈沖調(diào)制電路如圖1 所示。它是由IG2BT、驅(qū)動(dòng)模塊M57962L 、過壓保護(hù)電路及PIC12C508 單片機(jī)等組成:（1） IGBT 取代原有的單向晶閘管,選擇2CL2 300 VD7為IGBT 反向隔離管;（2）M57962L 是日本三凌公司生產(chǎn)的專用驅(qū)動(dòng)IGBT模塊的驅(qū)動(dòng)器,它的特點(diǎn)是:具有較高的輸入輸出隔離度;采用雙電源供電方式,以確保IGBT 可靠通斷;內(nèi)有短路保護(hù)電路;輸入端為TTL門電平。 由于調(diào)制器是工作在脈沖重復(fù)頻率1200Hz、脈沖寬度τ為7μs ,驅(qū)動(dòng)模塊在窄脈沖工作狀態(tài)下,易產(chǎn)生共態(tài)導(dǎo)通, 不能對(duì)內(nèi)部起保護(hù)作用[1] ,為此,設(shè)計(jì)了過壓保護(hù)電路;（3） 過壓保護(hù)電路由隔離二極管VD8 、壓敏電阻VR 和取樣電阻R3 組成。當(dāng)正常工作時(shí),過壓保護(hù)電路不影響調(diào)制器電路的效率;當(dāng)負(fù)載嚴(yán)重失配時(shí),由于T2 上反射電壓的作用,使VR 阻值變小,過壓保護(hù)電路釋放一部分反射能量,阻止了C2 上過電壓的產(chǎn)生,提高了調(diào)制開關(guān)的可靠性;（4） PIC12C508 主要用于控制IGBT 及主電源的通斷。當(dāng)正常工作時(shí), 調(diào)制脈沖通過M57962L 驅(qū)動(dòng)IGBT 工作; 當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)嚴(yán)重失配時(shí),單片機(jī)將（5） 端輸出低電平關(guān)斷IGBT ,同時(shí)關(guān)斷脈沖調(diào)制器的主電源供電。 4、測(cè)試結(jié)果及分析 在雷達(dá)發(fā)射機(jī)上,當(dāng)輸入的調(diào)制脈沖重復(fù)頻率為1200kHz、脈沖寬度為7μs 時(shí),對(duì)第一級(jí)調(diào)制器的IGBT 和VD7 兩端電壓波形及IGBT 的正向電流波形進(jìn)行測(cè)試。 （1） 負(fù)載正常工作 發(fā)射機(jī)正常工作時(shí), IGBT 和VD7 兩端的電壓波形如圖2 所示,正向?qū)娏鞑ㄐ稳鐖D3 所示。從圖中可以看出:在充電中, IGBT 兩端的正向電壓為560V ,反向電壓為80V。放電時(shí),流過IGBT的脈沖電流小于200A ,脈沖寬度為7μs ,平均電流小于1. 7A ,電流上升率小于50A/μs。 （2） 負(fù)載嚴(yán)重失配,無(wú)過壓保護(hù) 為試驗(yàn)IGBT 在負(fù)載嚴(yán)重失配情況下的抗過載能力,將過壓保護(hù)電路斷開,負(fù)載模擬嚴(yán)重失配,對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。圖4 為負(fù)載嚴(yán)重失配時(shí)IGBT 和VD7 兩端的電壓波形。從圖中可以看出:無(wú)過壓保護(hù)時(shí),其正向電壓為1100V ,反向電壓為800V。圖5 為負(fù)載嚴(yán)重失配時(shí),流過IGBT 的正向?qū)娏鞑ㄐ巍膱D中可以看出:負(fù)載嚴(yán)重失配,無(wú)過壓保護(hù)時(shí),流過IGBT 的脈沖電流大于400A ,脈沖寬度大于14μs ,平均電流大于6. 8A ,電流上升率大于450A/μs。 （3） 負(fù)載嚴(yán)重失配,有過壓保護(hù) 為試驗(yàn)調(diào)制器在負(fù)載嚴(yán)重失配情況下過壓保護(hù)電路的保護(hù)功能,將負(fù)載模擬嚴(yán)重失配,對(duì)其進(jìn)行測(cè)試,圖6 為負(fù)載嚴(yán)重失配時(shí), IGBT和VD7兩端的電壓波形。 從圖6 中可以看出:其正向電壓為1000V 反向電壓為700V ,從保護(hù)電路動(dòng)作到脈沖調(diào)制器主電源被切斷所需的時(shí)間為10ms ,表明加過壓保護(hù)電路,可以減小其反向電壓,縮短過載時(shí)間,從而有效的保護(hù)IGBT 等高壓器件。圖7 為負(fù)載嚴(yán)重失配時(shí),流過IGBT 的正向?qū)娏鞑ㄐ巍? 從圖7 中可以看出:負(fù)載嚴(yán)重失配,有過壓保護(hù)時(shí),流過IGBT 的脈沖電流為250A , 脈沖寬度為14μs ,但由負(fù)載嚴(yán)重失配而引起的反峰電流減小,平均電流為3. 5A ,電流上升率為150Aμs。 5、結(jié)束語(yǔ) 由于IGBT 具有耐高壓、耐大電流沖擊及易于程控等特點(diǎn),取代了原調(diào)制器中晶閘管的代替。通過對(duì)IGBT 實(shí)現(xiàn)的調(diào)制器電路和測(cè)試出的有關(guān)波形的分析,證明了IGBT 在窄脈沖狀態(tài)下作為雷達(dá)脈沖調(diào)制器控制開關(guān)應(yīng)用的可行性。