本公开属于电力电子，特别是一种用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置。
背景技术：
1、近年来，等离子体在生物医学、环境治理、流动控制、材料处理和等离子体助燃等领域得到广泛应用。而目前重复频率脉冲电源凭借其独特的优势，成为最热门的激励电源。放电开关是重复频率脉冲电源的关键组件，放电开关的特性决定了重复频率脉冲电源的输出功率、重复频率、脉冲宽度、电压幅值、上升下降沿时间等。半导体开关能够产生多种复杂波形，但与传统的气体开关相比其工作电压较低(通常不超过五千伏)。由于单个半导体器件的耐压、通流能力有限，限制了基于半导体器件的脉冲发生器输出功率，因此为了拓展半导体器件在脉冲功率技术上的应用，充分发挥半导体开关器件的优势，许多研究学者通过串并联的方式来提高基于半导体器件的脉冲发生器的耐压通流能力，获得更高的功率密度。
2、其中半导体开关的稳定开断是保证重复频率脉冲电源正常工作的重要环节，而开关器件串联带来的悬浮电位驱动问题是解决半导体开关工作电压低的关键。传统的悬浮电位驱动通常采用脉冲变压器的方式实现，需要外部电路为脉冲变压器初级提供能量，因此会带来脉冲变压器驱动供电的隔离和绝缘问题，且由外部供电不利于脉冲电源的扩展和升级，开关驱动单元的模块化程度有限。而利用脉冲间隔期间mosfet器件的漏源极高压，并从中取能为驱动电路供电，不仅能够有效避免串联mosfet的悬浮电位供电问题，同时也在脉冲间隔期间对高压电源进行了充分利用。
3、mosfet的驱动电路功耗决定了悬浮电位自取能模块的功率等级。由于mos器件通过电场效应控制开关的开断，因此栅极可近似为电容负载，对栅极的充放电过程对应着mosfet开关器件的开通和关断，且开关器件的开通关断速度由充放电过程所需要的时间决定，因此通常mosfet驱动电路所需要的功耗很小，通常是几瓦量级(本发明实例中驱动电路的额定功率为2.4w)，驱动电路的设计和驱动较为简单。因此驱动供电电路的功耗通常比较小，但要求可靠性高，体积小。
4、悬浮电位自取能模块应当具备小功率、可靠性高和电路简单、体积小等基本特点。反激变换器电路简单，成本很低，可靠性高，体积小且输入输出电压的范围可灵活调节。但通常在较高的输入电压下(如几百伏)，常用的反激变换器在启动之前由输入的高压通过启动电阻rst给控制芯片供电，由于控制芯片工作电压通常在几十伏，因此选用的启动电阻大，启动时间长。启动之后虽然由辅助绕组给控制芯片供电，但启动之后启动电阻上仍存在无效的功率损耗，降低了反激变换器的工作效率。启动时间过长也会导致并联在各级串联mosfet漏源极两端的反激变换器不同步启动，进而影响串联mosfet的静态均压性。
5、在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提出一种用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位自取能模块，能够解决传统反激变换器在较高的输入电压下(如几百伏)，启动电阻大，启动时间长，且启动之后启动电阻上存在无效的功率损耗等问题。
2、为了实现上述目的，本公开提供如下技术方案：
3、一种用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置包括如下步骤：
4、多个串联的mosfet，
5、悬浮电位自取能模块，用于给串联mosfet中源极处于高电位的mosfet进行隔离驱动供电，其并联在mosfet的漏源极两端，mosfet漏源极两端的高电压uin输入至悬浮电位自取能模块，所述悬浮电位自取能模块将高电压转换成给驱动电路供电的低电压uo。
6、所述用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置中，还包括均匀电路，所述的均压电路分为静态均压电路和动态均压电路，分别用于保证串联mosfet中各级mosfet在稳态和开断瞬态时的静态均压和动态均压，确保各级悬浮电位取能电路的实际输入电压与uin的差值控制在uin的10％以内，避免mosfet漏源极两端承受的电压过高导致逐级击穿。
7、所述用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置中，悬浮电位自取能模块为反激变换器。
8、所述用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置中，所述反激变换器包括启动电路、反馈电路和反激变换器主电路。
9、所述用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置中，反激变换器主电路包括有源钳位电路、寄生电感ls、隔离变压器、同步整流电路、滤波电容co、负载电阻rl、mosfet开关管q和电流检测电阻ro，反激变换器输入电压的高压端连接变压器的原边、经mosfet开关管q和电流检测电阻ro连接至输入电压的低压端uid，变压器的副边绕组经过同步整流电路、滤波电容co得到低压直流输出uo，变压器的原副边绕组、mosfet开关管q、同步整流电路和滤波电容co构成反激变换器主电路，有源钳位电路一端连接至输入电压的高压端uiu，另一端连接至mosfet开关管q的漏极，用于缓解和消除高频工作时mosfet开关管q漏源极上的电压过冲。
10、所述用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置中，启动电路包括快速启动支路、启动电阻切除支路和辅助绕组供电回路，启动电路一端连接至输入电压的高压端uiu，另一端连接至控制芯片的供电引脚，
11、所述反馈电路包括电压反馈电路、电流反馈电路和隔离电路，所述反馈电路一端连接至反激变换器电压输出uou和电流检测电阻ro，另一端连接至控制mosfet开关管q开断的栅极，所述的电压反馈一端连接至反激变换器电压输出uou，另一端连接至隔离电路，所述的电流反馈电路一端连接至电流检测电阻ro，另一端连接至控制芯片，所述隔离电路一端连接至反激电路主电路的电压反馈，另一端连接至控制芯片。
12、所述用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置中，所述高电压为100-1000v，低电压uo为24v。
13、所述用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置中，悬浮电位自取能模块的输入端与串联mosfet之间并联输入电容cn。
14、所述用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置中，mosfet串联级数为n，第i个悬浮电位取能电路的低压端uidi对地电压为(i-1)·uin，第i个悬浮电位取能电路的正输入端uiui的对地电压为i·uin，其中uin是n个串联mosfet中单级mosfet的平均输入电压，同时uin大于串联mosfet的最低均压电压100v且小于每一级串联mosfet的漏极与源极的击穿电压1000v。
15、与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
16、本发明改善了反激变换器的启动电路，增加快速启动支路和启动电阻切除支路，在较高的输入电压下(如几百伏)，启动时间大大缩短，且启动之后将启动电阻切除，提高了反激变换器的工作效率。在100-1000v的宽范围电压输入下，输出稳定的24v直流驱动电压，输出电压纹波控制在2.5％左右，启动时间。同时高频变压器采用平面变压器，体积更小，原副边绕组采用pcb铜箔的形式，取代了漆包线圈。并且由于pcb铜箔的扁平化，高频平面变压器当中的涡流损耗问题也得到了解决。本发明将后方的悬浮电位取能电路设计为一个独立的悬浮电位自取能模块，实现了快速插拔，降低设备整体的复杂性，为后期的检修方面提供了便利，有利于降低成本。
1.一种用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置，其特征在于，其包括，
2.根据权利要求1所述用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置，其特征在于，优选的，还包括均匀电路，所述的均压电路分为静态均压电路和动态均压电路，分别用于保证串联mosfet中各级mosfet在稳态和开断瞬态时的静态均压和动态均压，确保各级悬浮电位取能电路的实际输入电压与uin的差值控制在uin的10％以内，避免mosfet漏源极两端承受的电压过高导致逐级击穿。
3.根据权利要求1所述用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置，其特征在于，悬浮电位自取能模块为反激变换器。
4.根据权利要求3所述的用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置，其特征在于，所述反激变换器包括启动电路、反馈电路和反激变换器主电路。
5.根据权利要求4所述的用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置，其特征在于，反激变换器主电路包括有源钳位电路、寄生电感ls、隔离变压器、同步整流电路、滤波电容co、负载电阻rl、mosfet开关管q和电流检测电阻ro，反激变换器输入电压的高压端连接变压器的原边、经mosfet开关管q和电流检测电阻ro连接至输入电压的低压端uid，变压器的副边绕组经过同步整流电路、滤波电容co得到低压直流输出uo，变压器的原副边绕组、mosfet开关管q、同步整流电路和滤波电容co构成反激变换器主电路，有源钳位电路一端连接至输入电压的高压端uiu，另一端连接至mosfet开关管q的漏极，用于缓解和消除高频工作时mosfet开关管q漏源极上的电压过冲。
6.根据权利要求4所述的用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置，其特征在于，启动电路包括快速启动支路、启动电阻切除支路和辅助绕组供电回路，启动电路一端连接至输入电压的高压端uiu，另一端连接至控制芯片的供电引脚，
7.根据权利要求1所述的用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置，其特征在于，所述高电压为100-1000v，低电压uo为24v。
8.根据权利要求1所述的用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置，其特征在于，悬浮电位自取能模块的输入端与串联mosfet之间并联输入电容cn。
9.根据权利要求1所述的用于串联mosfet的驱动电路悬浮电位取能装置，其特征在于，mosfet串联级数为n，第i个悬浮电位取能电路的低压端uidi对地电压为(i-1)·uin，第i个悬浮电位取能电路的正输入端uiui的对地电压为i·uin，其中uin是n个串联mosfet中单级mosfet的平均输入电压，同时uin大于串联mosfet的最低均压电压100v且小于每一级串联mosfet的漏极与源极的击穿电压1000v。
