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功率MOS管的串联使用
作者：孙立超 张晶 李晓晨 来源：《大东方》2017年第05期
摘 要：DKDP电光Q开关（磷酸二氘钾普克尔盒，DKDP Q-swich）在激光器中起着光电开关的作用，通过改变电场来控制其通断，近而影响激光器能量输出。本文通过利用MOS管串联完成了晶体的5KV驱动，效果明显，电路简单。 关键词：DKPD电光Q开关；MOS管串联；普克尔盒
根据DKDP晶体电光系数高的特性制作的调Q器件，其调制效果稳定、脉冲宽度小、适用范围广，已广泛应用于多个激光领域。此外还可作为激光调制器使用。主要参数为：四分之一波电压 3.5—5KV[1]，快速上升时间在50 ns附近。在低压电路中雪崩三极管是比较理想的电子开关器件，但仅适合在低压电路中，在3KV电路中应用需要数十支管子串联，此时的均压问题使得电路变得极其复杂，不适合普遍应用。
本文提出了一种相对简单的电路，且开关速度完全满足使用要求。图1为MOS管串联主电路。其中，PULSE1用来产生2.5KV的高压脉冲；PULSE2用来产生另外的2.5KV脉冲，两者共同作用在晶体上，晶体两端瞬间得到相对5KV的电压，从而使后续光学电路工作。 图1所示的电路图分为上半部分和下半部分，分别产生正负2.5KV，先分析上半部分（下半部分分析与上半部分相同）：电路导通取决于Q2的有效栅源电容和Q1之间的电压分配，同时满足C10和C11之间的电压低于20 V。正确的电路设计需强制所有的MOS管以同样的速率开启。当Q3开启到分跨在Q2的有效栅源电容和电容C10之间的漏极电压变化，Q2的栅极和源极之间的电压变化可表示为[2]： （1）
其中，可表示为： （2）
根据所选的MOS管手册，计算图1中C11约为100pF，C10约为50pF。
引文中的驱动部分采用未隔离式驱动，容易将高压引入到电路中，导致弱电部分不必要的损害，本文设计了图2的驱动电路，同时给图1上半部分和下半部分提供驱动能力，保证电路的开关一致性，并且增大了电路的电气绝缘性能。 总结
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通过以上分析作出了实物并在应用中取得了较好的实际效果，为功率MOS管在串联电路的应用中提供了新的实验数据。 参考文献
[1]杨鹏.DKDP 晶体生长及其性质与性能研究[D].北京工业大学，2005. [2]Baker R J，Johnson B P.Stacking power MOSFETs for use in high speed instrumentation[J].Review of scientific instruments，1992，63（12）：5799-5801. （作者单位：沈阳新阳光机电科技有限公司）
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