低抖动Q开关光电转换及触发系统设计
来源： 作者： 发布时间：2015-03-06 11:00:32 浏览量：2．2 快脉冲产生电路
Q开关驱动信号要求前沿小于2．5 ns，脉宽10 ns至数μs，由发送端光信号决定。IXYS公司的IXDD415是一种用以驱动高速MOSFET门电路的驱动芯片，其主要特点包括：宽输出电压8～30 V，典型前、后沿小于3 ns，典型延时30 ns，最小脉宽6ns，2路输出且单路最大驱动电流达15 A，芯片内部集成过流保护电路，与TTL或CMOS电平兼容。其芯片引脚及说明分别如图3，表2所示。
作为高速驱动芯片，IXDD415的应用须注意：回路电感，旁路电容，地线。为了避免输出脉冲出现严重LC振荡，输出引脚与负载或电缆连接端距离不超过9．5mm，且布线应尽可能宽，以减小回路电感。该驱动芯片输出脉冲信号的前沿越快，则抖动越小，同时为了获得足够的驱动能力，应使IXDD415有足够低的输出阻抗，因此在IXDD415的电源输入引脚引入低电感，低电阻和大的脉冲电流输出能力的旁路电容。IXDD4 15地线的良好处理除了影电感器生产响到芯片输出的抖动外，还会影响到输出脉冲的后沿，应大面积铺地且与模拟地的连接尽可能短。
2．3 电路设计
AVAG02316Tz的输出信号不能直接作为IXDD415的输入，采用安森美公司的MC10H116芯片将模拟电平变换成较强抗干扰能力的标准PECL电平，又通过安森美的MC100ELT23将该PECL电平变换成标准的CMOS电平，这样可以直接作为IXDD415的输入信号。
为了减小电源噪声对抖动带来的不利影响，对于光纤器件及电平转换芯片电源，不仅采用了电容滤波的方法，而且电源和地线分别串联1．2 μH电感滤波，对于光纤器件，进一步设计了1个RC滤波电路对该器件的电源进行处理。对于IXDD415，为了获得低输出阻抗，一个常用方法是旁路电容的容值高出负载电容两个数量级，根据负载，旁路电容选择为4．7μF，0．47 μF，0．1 μF容值的贴片低感脉冲电容。电路设计如图4所示。
3 试验
对于具有低阻输出的快信号脉冲，测试时采用了10倍衰减器和50 Ω匹配头，测试波形如图5所示。
基准信号指来自延时同步机的同步输出信号，在对单元进行了5 min预热后，连续进行了30次试验，每次试验间隔20s，试验数据如表3所示。
延时主要由光纤电感生产长电感镇流器度和电感生产厂家Q开关光电转换及驱动单元固有延时两部分组成，根据该试验结果，相邻两次试验间最大延时差为0．5 ns，30次试验延时极差为0．6ns，抖动为0．07ns，达到设计要求。
4 结论
Z装置同步触发系统的抖动主要来源于Q开关光电转换与触发系统。减小Q开关光电转换与触发系统的抖动是Z装置24个激光触发气体闭合开关同步动作的重要技术基础。因此，本文对Q开关光电转换及触发单元的抖动进行了理论分析，给出一般设计原则，并据此设计电路，试验结果表明信号前沿及抖动满足设计要求，该单元已应用到Z装置单路样机中。在下一步工作中，将进行24路全系统联试及复杂电磁环境下抗干扰能力测试。
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