张伟 国家罡
摘 要：脉冲高压电源在电场杀菌、等离子发生器、激光技术等领域有着十分广泛的应用作用，特别是在应用测井技术中还需要借助专门的脉冲和测量时序。在实际运用的过程当中，应当将离子源电压控制在1.5～2.5kV范围内，当供电电压的数值处在一定的范围内时，可以适当地调节电压。当电子源的电压数值较高时，中子射线管内部的气体会受到电离现象的影响，同时在较短的时间内释放出中子。根据上述研究，在该文中，我们提出了一类新型的高压电源，即通过单向反激逆变电路、半臂逆对称倍压整流电路来增强电压的稳定性能，实现高压电源状态下的斩波功能，围绕着中子射线管脉冲高压电源的设计进行分析，以便充分了解该设计是否具备足够的实践价值。
关键词：射线管 脉冲高压电源 电源设计 研究
中图分类号：TN144 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）07（a）-0046-03
Research on the Design of High Voltage Power Supply for X-ray Tube Pulse
ZHANG Wei GUO Jiagang
（Dandong East measurement and Control Technology Co.，Ltd，Dandong，Liaoning Province，118000 China）
Abstract： Pulse high voltage power supply is widely used in electric field sterilization， plasma generator， laser technology and other fields， especially in the application of logging technology， it needs to use specific pulse and measurement time sequence. In use， the ion source voltage is required to be 1.5～2.5kV， and the power supply voltage can be adjusted within the specified range. The gas inside the neutron ray tube will be affected by the ionization phenomenon and release neutrons in a short time. based on the above analysis， this paper designs a pulse high-voltage power supply for the neutron ray tube， that is， through the one-way flyback inverter circuit and the half arm inverse symmetric voltage doubling rectifier circuit， the voltage stability performance will be enhanced， and the chopping work under the high-voltage power supply state will be realized Yes， this paper explores the design of the neutron tube pulse high voltage power supply. The feasibility of the design of the pulsed high voltage power supply for neutron ray tube is verified by experiments.
Key Words： Ray tube; Pulse high voltage power supply; Power supply design; Research
离子源大多只有两种形式，即直流工作形式以及脉冲工作形式。在中子射线管当中，脉冲工作形势发挥着极为重要的作用。在实际使用的过程当中，需要将离子源的电压控制在一定范围内，且需要满足相应的要求才能够有针对性的调节供电电压。当离子源处在较高的电压情况下时，中子射线管内部的气体会受到电离现象的影响，以较高的速率作用于靶核，同时释放出大量的中子。在下文中我们就主要围绕着中子射线管脉冲高压电源的设计进行了具体的研究分析。
1 中子射线管脉冲高压电源系统结构设计分析
所谓脉冲高压，简单来说就是指直流高压经过斩波电路时所形成的一类高压，具备着较为突出的实际应用价值。为了更大程度上满足离子源供电所提出的一系列要求，必须合理地调节电压，将电压控制在一定的范畴内，可以选择运用低频变压器，结合脉冲频率调制方式形成脉冲高压。在这一过程当中主要是借助合理调节开关改变占空情况，从而实现对于电压的调节，从而充分保证整体系统的安全、稳定运转。
在实际运用此类系统的过程当中，为了合理地控制电压和电流等条件，在这篇文章当中特提出以MOSFET为基本开关的器件，在此基础之上打造能够根据需求进行适当调节的高压脉冲电源，先设置直流电压，在借助相关的控制系统将电压调节后再输出利用，以便满足中子射线管的使用需求。
2 中子射线管脉冲高压电源系统高压直流电源设计
深入对于中子射线管脉冲高压电源系统中的高压直流电源进行分析，我们可以发现，其构成结构主要包括逆变电路以及倍压电路，具体如图1所示。整体逆变电路所运用到的给电路脉冲形式普遍为TL494，开关部分的零件则为MOS管和20N60S5，整体系统所输出的脉冲信号不局限于单向信号，还包括双向信号。线路当中的逆变环节电路形式较为单一，即单端反激电路模式，当整体系统结构完全处在高电平脉冲状态的情况下，當电流通过时，会或多或少地产生政府相对应的电压，反之，如果当整体系统结构处在低电平脉冲状态的情况下，TL494构成的脉冲振荡电路则会停止运转。
3 中子射线管脉冲高压电源斩波电路基本设计
3.1 触发电路的基本设计
为了能够保障脉冲波形的适宜性，在进行电路的规划时，特别选择了SG3525脉冲频率调制控制器，此类控制器的应用优势在于其正常运行过程中的工作电压能够控制在8～35V之间，其中包含5.1V的基准电源，而振荡器的工作频率则大约在100～400Hz之间，属于一类应用价值较高的脉冲频率调制控制器。在进行连接时，主要采取的推挽输出的形式，能够连续不断地发挥供电作用。
3.2 開关管的选取
开关管的质量很大程度上影响着脉冲电路的工作特征以及输出效果，因此相关工作人员需要有针对性地进行开关管的选取，充分保障开关管的可控性，降低外界因素对于系统运行所造成的不良影响。结合此次设计的需求，在选择开关管时特选择了耐压数值能够达到2000V的MOSFET，采取串联的方式同时也能够提升耐压效果。
3.3 过流保护
常见的过流保护的形式多种多样，具体来说主要包括平均电流门限检测以及逐周过流保护等形式。立足于实际的设计需求，可以判定借助最大输出平均电流来实现门线的检测是较为常见的一类方法，能够轻而易举地放大电流信号。结合实际的使用需求调整数值，当输出的电流与数值相契合时，设备即自动运行，实现对于电流的调节。但此种过流保护形式也存在着一定的不足，那就是当短路问题发生时是无法实现对于功率开关的保护的，甚至会导致功率开关管受到损坏，因此并不建议采取此类形式。
通过逐周过流的保护方式，能够实现对于通过电流的大小的控制，并在较短的时间内实现对于通过开关管的电流的把控，当通过的电流超出了所设置的限定数值时，为了避免造成不必要的损坏，可以及时关闭功率开关管，以便对于中子射线管脉冲高压电源进行过流保护。
4 中子射线管脉冲高压电源设计结果分析
通过对于中子射线管脉冲高压电源系统进行应用测试，合理调控斩波电路输出连接结构，使之与阻性负载相联系，负载电路的取样电阻能够达到相应的方波需求。通过对于不同类型的测井方式所需的中子脉冲频率以及脉宽需求的差异进行分析，需要运用多组具备代表性的中子射线管脉冲高压电源脉宽、频率、输出波形，制作出清晰明确的电阻波形图。最终得出测试结论，该文中所提出的中子射线管脉冲高压电源带入中子射线管时设计能够实现对于阳极离子源提供重复频率的脉冲高压供电，从而充分保障中子射线管频率的脉冲形式来适应足够数量的中子。
5 结语
综上所述，脉冲测井技术正随着时代的不断发展而衍生出新的内容，与此同时，也对于中子发生器的相关表现形式和应用功能有了新的要求，只有在现有的基础之上提升了高压脉冲电源的综合性能，才能更大程度上满足多样化的发展需求。在这篇文章当中，我们提出了一种新型的中子射线管脉冲高压电源，并进行了实验研究，最终得出有效结论，这种中子射线管脉冲高压电源带入中子射线管时能够满足为阳极离子源提供重复频率脉冲高压供电的需求。
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