[发明专利]一种脉宽可调的高压方波发生器及高压方波发生方法

权利要求书

1.一种脉宽可调的高压方波发生器，包括触发输入单元、电源输入单元、高压脉冲成形单元及驱动单元，其特征在于：

所述高压脉冲成形单元包括MOSFET推挽电路，所述MOSFET推挽电路包括高压端电路和低压端电路，所述高压端电路的入口处设置有用于与驱动信号耦合和高压隔离的高压端耦合电容，所述低压端电路的入口设置有用于与驱动信号耦合和高压隔离的低压端耦合电容，

所述驱动单元利用触发输入单元的输出信号产生加速高压端电路中MOSFET管截止的中压驱动信号Q4、维持高压端电路中的MOSFET管截止的中压驱动信号Q2、加速高压端电路中的MOSFET管导通的中压驱动信号Q6；加速低压端电路中的MOSFET管导通的中压驱动信号Q3、维持低压端电路中的MOSFET管导通的中压驱动信号Q1及加速低压端电路中的MOSFET管截止的高压驱动信号Q5，

Q4连接在高压端电容的一端，Q2和Q6连接在高压端电容的另一端，

Q3连接在低压端电容的一端，Q1和Q5连接在低压端电容的另一端。

2.根据权利要求1所述的脉宽可调的高压方波发生器，其特征在于：高压脉冲成形单元的驱动单元包括初级驱动信号产生单元和次级驱动信号产生单元；

所述初级驱动信号产生单元包括8通道缓冲电路、单稳态电路及用于增加输出电流的缓冲电路，所述8通道缓冲电路将触发信号分成8路并输出8路TTL信号，所述单稳态电路用于脉冲宽度展宽与延迟；

8路TTL信号中的两路信号S1、S2由触发信号直接倒相，8路TTL信号中的另外3路信号的信号前沿利用单稳态电路形成前沿脉冲S3、后沿脉冲S4及S7，S3的前沿与S4及S7的后沿对齐，S4及S7的前沿与触发信号的前沿对齐；8路TTL信号中的其余3路信号的后沿利用单稳态电路形成前沿脉冲S5、S8及后沿脉冲S6，S5及S8的前沿与触发脉冲的后沿对齐，S6的前沿与S5及S8的后沿对齐；

所述次级驱动信号产生单元包括2路推挽电路和4路单管MOSFET开关电路；S1、S2、S7、S8直接输出至4路单管MOSFET开关电路分别产生维持低压端电路中MOSFET管导通的中压驱动信号Q1、维持高压端电路中MOSFET管截止的中压驱动信号Q2、低压端电路中MOSFET管的高压驱动信号Q5、高压端电路中MOSFET管的中压驱动信号Q6；S3、S4输出至一个推挽电路产生加速低压端电路中MOSFET管导通的中压驱动信号Q3，S5、S6输出至一个推挽电路产生加速高压端电路中MOSFET管截止的中压驱动信号Q4。

3.根据权利要求2所述的脉宽可调的高压方波发生器，其特征在于：所述电源输入单元包括12V直流电源和DC/DC电路，所述DC/DC电路用于将12V直流电源变换成5V、50V、-200V直流电源；所述5V直流电源送入初级驱动信号产生单元，50V直流电源和-200V直流电源用于次级驱动产生单元产生电路和高压脉冲成形单元的供电。

4.根据权利要求3所述的脉宽可调的高压方波发生器，其特征在于：所述DC/DC电路包括二次电源调整电路、偏压产生电路和高压产生电路，分别用于将12V直流电源变换成5V、50V、-200V直流电源。

5.根据权利要求4所述的脉宽可调的高压方波发生器，其特征在于：高压方波发生器设置在采用层叠式结构三块电路板上，其中一块电路板采用四层设计，顶层放置电源输入单元和另外两块分别放置DC-DC电路的电路板，中间为电源分割层和地，底层为初级驱动产生单元、次级驱动产生单元和高压脉冲成形单元。

6.根据权利要求2所述的脉宽可调的高压方波发生器，其特征在于：所述8通道缓冲电路为非门电路。

7.根据权利要求1所述的脉宽可调的高压方波发生器，其特征在于：触发输入单元包括外部触发接口和匹配电路；所述外部触发接口用于连接计算机或信号源；所述匹配电路用于输入触发信号的匹配。