[发明专利]一种产生负高压脉冲的装置

权利要求书

1.一种产生负高压脉冲的装置，其特征在于，包括低压直流电源模块、高压直流电源模块、控制模块和开关模块；

低压直流电源模块，分别为高压直流电源模块、控制模块和开关模块提供低压直流供电输入；高压直流电源模块，为开关模块提供高压直流输入；控制模块，为开关模块提供控制信号输入；开关模块，用于输出负高压脉冲；

所述开关模块，由悬浮级联的m级开关组SWi和对应的m级储能器件组成；每一个开关组均由一个高端固态开关Kax和一个低端固态开关Kby串联组成，其中，i＝1,2,…,m，x＝1,2,…,m，y＝1,2,…,m，m大于2；每一个固态开关都设有高压端D、低压端S和控制端G；

所述高压直流电源模块，由m个高压直流电源子模块DC₁，DC₂，…，DC_m组成，m个高压直流电源子模块相互隔离；

所述控制模块，由m个相互独立的控制信号组成，m个控制信号G1，G2，…，Gm分别和开关组SW1，SW2，…，SWm的控制端G相连，每一级开关组的控制信号输入相互独立，每一路控制信号能够单独控制对应开关组SWi的导通和关断；

高压直流电源模块为开关模块提供高压直流输入时，采用：

由m个高压直流电源子模块分别给对应的m个开关组提供高压直流输入，m个高压直流电源子模块之间相互隔离；或者，由一个高压直流电源子模块给m个开关组提供高压直流输入，m个开关组之间相互隔离；高端固态开关Kax的高压端D为高压直流输入的高端Vp，低端固态开关Kby的低压端S为低端GND，高端固态开关Kax的低压端S和低端固态开关Kby的高压端D直接相连构成开关组的输出端Vout。

2.根据权利要求1所述的产生负高压脉冲的装置，其特征在于，高压直流电源模块给开关模块提供的高压直流输入为正压输入或负压输入；m组开关的m个高压直流输入全都是正压输入，或者全都是负压输入，或者一部分是正压输入，其余部分是负压输入；

高压直流电源模块中各高压直流电源子模块的输出电压相同或不同，或者部分相同、部分不同。

3.根据权利要求1所述的产生负高压脉冲的装置，其特征在于，高一级开关组的高端Vp与低一级开关组的输出端Vout直接相连，高一级开关组的低端GND与低一级开关组的输出端Vout之间通过储能器件相连。

4.根据权利要求1或3所述的产生负高压脉冲的装置，其特征在于，储能器件为电容、电感或电容和电感的组合。

5.根据权利要求1所述的产生负高压脉冲的装置，其特征在于，m个高压直流电源子模块之间通过变压器或单向导通器件隔离。

6.根据权利要求1所述的产生负高压脉冲的装置，其特征在于，低压直流电源模块包括若干个低压直流电源子模块，若干个低压直流电源子模块之间相互隔离，分别为开关模块、控制模块和高压直流电源模块提供低压直流电源。

7.根据权利要求6所述的产生负高压脉冲的装置，其特征在于，低压直流电源模块中的各个低压直流电源子模块的负端与对应的负载的低端相连，正端与对应的负载的高端相连。

8.根据权利要求1所述的产生负高压脉冲的装置，其特征在于，在控制信号的控制下，构成高端固态开关Kax和低端固态开关Kby的开关类型为MOSFET、IGBT、SiC-MOSFET、快速电离器件、光导开关、延迟击穿二极管、阶跃漂移恢复二极管或阶跃恢复二极管；

每一级开关组中的高端固态开关Kax和低端固态开关Kby不能同时导通，能够同时关断；

悬浮级联的开关组中，当每组开关中的高端固态开关Kax和低端固态开关Kby由一组开关构成时，构成高端固态开关Kax和低端固态开关Kby的开关由几个子开关串联或并联构成。