[发明专利]采用固态开关的高压脉冲电源

权利要求书

1.一种产生施加给负载的电压脉冲的脉冲发生器，包括：

一个或者多个串联连接的电压单元，每个电压单元包括：

电容器；

与所述电容器串联连接的主开关，其中当所述主开关接通时，所述电容器与所述一个或者多个电压单元中的其他电容器串联连接；以及

返回开关，用于在所述主开关关断时，为对电容器充电的电流提供返回通路；

与所述一个或者多个电压单元中的每一个连接的二极管链，其中通过所述二极管链向所述电容器施加充电电流。

2.根据权利要求1所述的脉冲发生器，其特征在于，每个电压单元还包括用于控制所述主开关的第一开关驱动。

3.根据权利要求2所述的脉冲发生器，其特征在于，每个电压单元还包括用于控制所述返回开关的第二开关驱动。

4.根据权利要求3所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括与每个电压单元的第一开关驱动和第二开关驱动连接的第二二极管链。

5.根据权利要求1所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括从所述电容器到所述返回开关的电感接头。

6.根据权利要求5所述的脉冲发生器，其特征在于，相对于所述主开关的接通时间而对所述返回开关的关断时间的控制通过在所述电感接头中存储感应能量而降低电压脉冲的上升时间。

7.根据权利要求1所述的脉冲发生器，其特征在于，配置所述二极管链、主开关和返回开关以产生负电压脉冲、正电压脉冲和双极电压脉冲其中之一。

8.根据权利要求1所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括与所述返回开关串联连接的复位电源，其中所述复位电源向所述负载提供复位电流。

9.根据权利要求1所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括具有串联充电的附加电容器的一个或者多个附加电压单元，其中附加开关控制附加电容器的放电以调整所述电压脉冲的固定偏差。

10.根据权利要求1所述的脉冲发生器，其特征在于，每个电压单元还包括与所述主开关和所述电容器连接的平衡网络，该平衡网络具有用来匹配由所述电压单元引起的寄生电容的容抗。

11.一种用于产生施加到负载的电压脉冲的脉冲发生器，包括：

第一电容器组，包括：

一个或者多个主开关；

与该一个或者多个开关串联连接的一个或者多个电容器，使得每个开关后面都连接有电容器；

与所述第一电容器组连接的二极管链电源，其中通过所述二极管链向所述一个或者多个电容器提供充电电流；

与所述第一电容器组连接的一个或者多个返回开关，其中在所述一个或者多个返回开关接通时，该返回开关为充电电流提供返回通路；以及

一个或者多个主开关驱动，用于接通所述一个或者多个主开关从而放电所述一个或者多个电容器并且关断一个或者多个主开关从而充电所述一个或者多个电容器。

12.根据权利要求11所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括一个或者多个返回开关驱动，用于接通一个或者多个返回开关从而为充电电流提供返回通路并且在一个或者多个主开关接通时关断一个或者多个返回开关驱动。

13.根据权利要求12所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括辅助二极管链电源，其用于向一个或者多个主开关驱动和一个或者多个返回开关驱动提供能量。

14.根据权利要求11所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括将所述一个或者多个返回开关连接到电容器组的一个或者多个连接器。

15.根据权利要求14所述的脉冲发生器，其特征在于，所述一个或者多个连接器为短路接头。

16.根据权利要求14所述的脉冲发生器，其特征在于，所述一个或者多个连接器为电感接头。

17.根据权利要求16所述的脉冲发生器，其特征在于，相对于所述一个或者多个主开关的接通时间而延迟所述一个或者多个返回开关的关断时间，从而使得在所述电感接头中累积感应能量以减少所述电压脉冲的上升时间。

18.根据权利要求17所述的脉冲发生器，其特征在于，在关断所述一个或者多个主开关以前接通所述一个或者多个返回开关以减少所述电压脉冲的下降时间。