[发明专利]电脉冲发生器

说明书

本发明涉及一种包括电感器(Lsubgt;存储/subgt;)的脉冲发生器(10)，所述电感器在充电阶段期间用于存储由DC电压源(30)递送到所述发生器(10)的两个电源端子的能量，以及在放电阶段期间用于通过变压器(Ts)将所述能量传递到所述介电阻挡放电装置(20)，所述发生器(10)还包括：串联设置的第一电路(40)和第二电路(50)，所述第一电路和所述第二电路被连接在所述发生器(10)的节点N处；所述第一电路(40)包括两个支路(41，42)，这两个支路中的一个支路(41)包括电感器(Lsubgt;存储/subgt;)，以及另一支路(42)包括二极管(D1)和变压器(Ts)，次级电路(Ts2)被连接到所述介电阻挡放电装置(20)；所述第二电路(50)包括受控开关(T1)。

技术领域

本发明涉及一种用于为介电阻挡放电装置供电的电脉冲发生器。

背景技术

介电阻挡放电表示一种特别受关注的、用于产生等离子体的技术。

在这方面，图1示出了适于在被置于两个电极2和3之间的气体内产生介电阻挡放电的装置的示例(注意，产生介电阻挡放电不限于图1所示的装置)。此外，装置1设置有介电材料4，在这种情况下，介电材料4与两个电极2和3中的一个电极接触。因此，当气体经受大于该气体的击穿电压Vc并且由两个电极2和3施加的电压V时，可以观察到介电阻挡放电。然而，在放电期间，本质上绝缘的介电材料阻挡电荷，并产生与由两个电极2和3施加的电场相对的电场，从而为放电提供瞬时特性。这种瞬时特性使得可以在接近环境温度的温度下以及包括大气压在内的宽范围压力下的被称为“超出热力学平衡(out of thermodynamicequilibrium)”的状态(该状态具有很多应用)下产生等离子体。特别地，这样的等离子体可以被用于处理表面、被用于物理-化学方法或被用于产生光辐射。本领域技术人员将在说明书最后提到的文献[1]中找到介电阻挡放电的潜在应用的描述。

然而，为了产生和保持介电阻挡放电，必须实现一种发生器，该发生器能够周期性地施加大于气体的击穿电压Vc的电压V。实际上，介电阻挡放电本质上是一种瞬时现象，该放电必须被周期性地重新引发以使得所产生的等离子体平均看起来是稳定的。

此外，将具有脉冲形状(下文中称为电脉冲)而不是正弦形状的电压V(术语脉冲电压表示具有陡坡的上升沿和下降沿的电压)施加到介电阻挡放电越来越引起关注。

在说明书最后提到的文献[2]提出了一种适于产生周期性电脉冲的发生器。文献[2]提出了一种原始拓扑结构，该原始拓扑结构可以通过介电阻挡放电中电容器的放电，然后通过用于恢复放电中未被消耗的能量的电路的放电来发送陡峭的电压脉冲。这种拓扑结构可以产生没有寄生振荡的规则的波形。

然而，该装置并不令人满意。

实际上，在该放电期间产生的大量电流仅受到电路的寄生元件的限制，特别是受到绕组的电阻和发生器的漏电感的限制。这些元件难以控制。

此外，在操作期间，所提出的发生器突然将存储电容器与介电阻挡放电接触。这导致一个大的峰值电流通过电源开关，该电源开关必须具有能够支持所述峰值电流的尺寸。

此外，设置有高压二极管的能量恢复电路必须能够允许恢复电流(该恢复电流可能是很大的)通过。这种高压二极管是昂贵的元件，因此这限制了高压二极管在这种应用中所受到的关注。

最后，发生器包括电源开关，通常，该电源开关在放电循环期间经受大的电流，并在该电源开关切换期间引起高损耗。这些切换损耗使得开关的控制变得复杂并且可能需要加大所述开关的尺寸。

因此，本发明的目的是提出一种用于为介电阻挡放电装置供电的电脉冲发生器，并且该电脉冲发生器可以限制现有技术的发生器中观察到的切换损耗。

本发明的另一个目的是提出一种紧凑型的、轻便的电脉冲发生器，该电脉冲发生器不需要加大这些构成元件的尺寸，并且因此可以达到与工业要求相兼容的制造成本。

发明内容