Принцип работы и схемотехника качерных преобразователей напряжения (КПН) рассматривались нами в более раней заметке. В этой работе мы рассмотрим каскад КПН с общим эмиттером, но в качестве активного элемента выберем MOSFET-транзистор. Он так же, как и биполярный транзистор, способен эффективно генерировать короткие высоковольтные импульсы, при этом обеспечивая высокий КПД преобразования.

Схема такого КПН представлена на рисунке 10. Здесь резисторы R1 и R2 обеспечивают рабочую точку для стабильной генерации импульсов транзистором VT1. Элементы C1-L1 формируют цепь для возбуждения лавинного режима транзистора, а ZN1 служит для защиты его затвора. Далее, из осциллограммы 13 будет видно, как происходит ограничение амплитуды на этом выводе. Конденсатор C2 отвечает за сглаживание пульсаций, а L2 является импульсозадающим дросселем. От него зависит амплитуда выходного импульса и его длина. Напомним только, что L1 и L2 являются независимыми и индуктивно никак между собой не связаны.

В качестве L2 подходят любые индуктивности в диапазоне 0.5..2 мГн, причём это может быть как дроссель, так и первичная обмотка трансформатора. Во втором случае, в сток транзистора VT1 желательно добавить RC-цепочку для более стабильной работы устройства, как это сделано в схеме на рисунке 10b (R3C3). Чем меньше эта индуктивность, тем короче будет импульс, и тем больше будет его амплитуда.

На последующих осциллограммах исследовалась схема, в которой индуктивность L2 равнялась 1.5 мГн, что давало амплитуду выходных импульсов порядка 540 В. Но если её уменьшить вдвое, то их амплитуда вырастала до 670 вольт, а ширина импульса уменьшалась до 1 мкс. Также, при уменьшении индуктивности L2 увеличивается потребление схемы, которое обычно составляет порядка 10..15 мА (без нагрузки).

Из осциллограмм видно, что импульсы на выходе схемы получаются однополярные, и без хвоста из затухающих колебаний. На фото 13 показано, как неполярный супрессор ZN1 ограничивает амплитуду задающих колебаний на затворе VT1 до 33 вольт.

Для этой схемы подойдут практически любые MOSFET-транзисторы, однако выходное напряжение будет зависеть от их максимального рабочего напряжения. Если транзистор рассчитан на 100 В, выходное напряжение составит около 80 В или меньше. Если же транзистор выдерживает 1000 В, то выходное напряжение будет около 800 В и меньше. Некоторые IGBT-транзисторы тоже подходят для этой схемы, но их нужно подбирать с осторожностью.

На практике проверялись и хорошо работали следующие марки транзисторов: FCH47N60, IRFPG50, FCA22N60, FS7KM, причём с последним — можно не применять супрессор ZN1.

Cупрессор ZN1 нужно использовать неполярный на ограничивающее напряжение 15-18 вольт, например, 1.5KE18CA. Конденсаторы могут быть любые, главное, чтобы они выдерживали напряжение не менее 50 вольт. Дроссели L1 и L2 можно намомтать самому, но лучше применить производственные, например, 4.7 мГн и 1.5 мГн.

Подстроечный резистор R2 должен быть в самом нижнем положении (по схеме 10). После подачи питания на схему, значение этого резистора постепенно увеличивают до появления стабильных колебаний на выводе X1. На этом вся настройка завершается.