[实用新型]高压脉冲发生器的单管触发式开关电路

说明书

技术领域

本实用新型属于脉冲功率技术，特别是仅用单个触发信号触发导通的高压脉冲发生器的单管触发式开关电路。

技术背景

开关技术是脉冲功率领域的重要技术。近年，随着脉冲功率技术向高重复频率、高功率和紧凑型方向发展，固体开关技术得到了快速的发展。功率型场效应管是固体开关的一种，具有优异的高频特性和开关性能，但其单管工作电压低，需采用串联、叠加等电路结构提高输出电压才能满足脉冲功率系统的要求。于是功率型场效应管和高压脉冲发生器被结合在一起，高压脉冲发生器是利用储能电容并联充电、串联放电使输出电压倍加的脉冲功率装置，一般采用的火花间隙作为开关器件，并利用其过压击穿特性实现串联放电，而功率型场效应管过压击穿会导致失效，故目前高压脉冲发生器结构功率型场效应管串联开关电路均采用多管触发结构，即通过多个同步的触发信号驱动功率型场效应管导通实现串联放电。虽然这样能实现高压串联放电，但也存在一些问题：首先，每只功率型场效应管都需有对应的驱动电路，结构复杂且可靠性低；其次，串联导通过程中每只功率型场效应管的源极电位不一致，栅极驱动电路不共地，触发信号和供电电源需隔离，且隔离电压接近输出电压；最后，为保证输出特性，要求功率型场效应管导通一致性好，这对驱动信号同步性和功率型场效应管的特性匹配提出较高的要求。

《强激光与粒子束》2010年发表了题为《基于金属氧化物半导体场效应管的MARX发生器》的文章，文章中的MARX(高压脉冲发生器)结合功率型场效应管串联开关电路采用了多管触发的结构，每只功率型场效应管栅极连接独立的驱动电路，触发信号采用光纤隔离传输，电路结构复杂。除文中提及内容外，还需解决供电电源高压隔离和功率型场效应管同步导通等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种驱动电路结构简单，无需解决驱动信号同步和隔离问题的高压脉冲发生器的单管触发式开关电路。

本实用新型的解决方案是：一种高压脉冲发生器的单管触发式开关电路，包括高压脉冲发生器的多级充、放电电路，高压脉冲发生器的开关器件功率型场效应管，对功率型场效应管进行触发的驱动电路形成的触发信号，其特点是第一级充、放电电路中功率型场效应管的栅极连接驱动电路，之后每级充、放电电路中功率型场效应管的栅极与一只接地电容串联，接地电容另一端接地。

本实用新型的工作过程是：电源通过电阻将储能电容充电，相应各级储能电容均被充电至相同输入电压，当触发信号驱动功率型场效应管开始导通后，功率型场效应管漏极电压开始下降，因为储能电容的存在，下一级功率型场效应管的源极电压跟随下降，由于接地电容的存在，上述下一级功率型场效应管的栅极电压维持不变，于是在上述下一级功率型场效应管的栅极和源极之间形成电压差，当电压差大于功率型场效应管的门限电压后，功率型场效应管开始导通，同理各级功率型场效应管依次导通。当功率型场效应管全部导通后，储能电容串联对负载RL放电，实现电压倍加输出功能。

本实用新型的解决方案中，功率型场效应管采用MOSFET。

本实用新型的解决方案中，高压脉冲发生器为MARX发生器。

本实用新型的优点是：由于每级充、放电电路中功率型场效应管的栅极与一只接地电容串联，接地电容另一端接地，工作时各级功率型场效应管依次导通，所以无需解决驱动信号同步和隔离问题，触发信号只需一个，实现单管触发功率型场效应管，大大减少驱动电路。

附图说明

本实用新型将通过附图比较以及结合实例的方式说明：

图1是本实用新型结电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。