[发明专利]一种高功率脉冲发生器及高功率脉冲电源

说明书

本发明属于高功率脉冲技术领域，具体公开了一种高功率脉冲发生器、脉冲电源，以及产生高功率脉冲的方法。脉冲发生器包括由逐级连接的多级脉冲模组组成的主体，脉冲模组响应于驱动信号以产生输出波形。脉冲模组包括：具有第一端和第二端的储能电容；多个等电位的固态开关，固态开关包括驱动端、第一功率端和第二功率端，第二功率端连接储能电容的第二端；第一隔离器件串接于储能电容的第一端和固态开关的第一功率端之间；第二隔离器件串接于脉冲模组的储能电容的第二端与邻级脉冲模组的固态开关的第二功率端之间。本发明的有益效果在于能够产生高电压、大电流、快边沿、宽脉冲的高功率脉冲输出。

技术领域

本发明涉及高功率脉冲电源领域，具体涉及一种高功率脉冲发生器，一种高功率脉冲电源，以及一种产生高功率脉冲的方法。

背景技术

高功率脉冲电源在等离子体技术、核物理技术、强激光技术、高能粒子加速技术和电磁脉冲技术等军事工业领域都有着广泛的应用。

近年来，高功率脉冲电源开始逐渐被环保领域的污水降解和烟气脱硫脱硝；生物医学领域的人体细胞组织治疗；材料和精密加工领域的材料表面改性；以及食品加工领域的食品保鲜和杀菌消毒等民用领域所使用。

传统的高功率脉冲电源主要基于气体开关以产生脉冲输出，其重复运行频率较低，难以满足大规模工业应用需求。

随着半导体开关器件的发展，基于固态功率开关器件的串并联集成电路结构得到了长足发展，其中基于固态Marx电路的脉冲电压叠加器，以及基于固态LTD电路的脉冲电流源代表了新型固态高压脉冲电压源和新型固态高压脉冲电流源的发展方向。

固态Marx脉冲电压叠加器受限于单个固态开关最大通流能力的限制，始终无法大幅度地提升其输出电流。而简单地并联使用固态Marx脉冲电压叠加器，则容易导致各脉冲电压叠加器输出的电流不均衡，局部开关管容易发生过流损毁，进而引发火灾、爆炸等问题，存在极大的安全隐患。

固态LTD脉冲电流源受到磁芯饱和问题的限制，无法输出长脉冲宽度的脉冲波形。此外，由于固态LTD脉冲电流源是直接在电源的功率端采用磁芯进行能量耦合，其磁芯损耗非常严重，能量效率普遍较低，同时外部需配套复位电路，避免磁芯的饱和。

因此，目前在高功率脉冲电源领域，急需一种能够产生高电压、大电流、快边沿、宽脉冲的高功率脉冲电源，以应对上述领域对高功率脉冲电源的日益扩展的使用需求。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

为了应对上述领域对高功率脉冲电源的日益扩展的使用需求，本发明提供了一种能够产生高电压、大电流、快边沿、宽脉冲的高功率脉冲发生器，一种采用上述脉冲发生器的高功率脉冲电源，以及一种采用上述脉冲发生器以产生高功率脉冲的方法。

根据本发明的一方面，本文提供了一种高功率脉冲发生器，上述脉冲发生器可以包括：

主体，由逐级连接的多级脉冲模组组成，上述脉冲模组响应于驱动信号以产生输出波形，

上述脉冲模组包括：

储能电容，包括第一端和第二端；

多个等电位的固态开关，响应于上述驱动信号以开通或关断，

上述固态开关包括驱动端、第一功率端和第二功率端，上述第二功率端连接上述储能电容的第二端；

第一隔离器件，串接于上述储能电容的第一端和上述固态开关的第一功率端之间；