[发明专利]基于雪崩三极管级联电路的输出可调纳秒脉冲源

说明书

本发明公开了一种脉冲输出源的控制电路、控制方法以及相应的脉冲源系统。所述控制电路包括触发部分、级联充放电部分和负载部分，所述级联充放电部分包括多个依次级联的单元，每个上述单元都包括一个雪崩晶体管、一个用于开关控制的雪崩晶体管(以下简称：可控晶体管)、限流电阻和充电电容；其中每个上述单元中的所述可控晶体管的基极用于接收控制信号，从而能够选择将该单元中的充电电容排除在放电电容组之外，以实现脉冲输出源输出功率的调节。本发明从能量源头对电量选择性地汇集，成本低廉、容易制作,脉冲源系统能够在增加控制灵活性的同时，满足更多应用场景的需求。

技术领域

本发明涉及控制电路技术领域，尤其涉及脉冲源的控制电路、控制方法以及脉冲源系统。

背景技术

随着电子产品的日益革新，在比如探地雷达、杀菌、工业加工、激光选通成像等诸多领域中，对高电压、大功率、重复频率的纳秒级窄脉冲信号源的需求也越来越多。以应用越来越广泛的激光器件为例，常用的小型激光器工作时的功率约为十毫瓦级至百毫瓦级，乃至部分到达瓦级。一般情况下供电功率过大会导致激光器损坏，然而瞬间的高功率并不会致使激光器损坏，因而瞬间触发点亮激光器的应用也油然而生，随之瞬间触发激光点亮的方法，比如将一般输出的连续激光能量压缩到宽度极窄的脉冲中发射的调Q技术也得到了发展。尽管调Q激光器的峰值功率可以提高几个数量级，但是这种触发激光器的方法有频段限制的缺点，并不是所有的激光器都可以这么做，相比较之下，同样能获得高峰值功率、窄脉冲的雪崩级联电路控制方法具有更好的频段普适性。

在实际应用中，电压或功率并不是一成不变的越高越好，有时需要在多种电压或功率之间进行切换，以根据不同的应用场景适用不同的输出结果。例如在驱动激光管的应用中，为使激光的亮度随应用场景发生自动调节，此时就需要通过调节驱动功率来实现等。现有雪崩级联电路尽管款式多样，但基本都是基于Mark级联电路，且输出功率固定，对输出要求多样性的设备来说有着非常大的局限性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高压窄脉冲输出源的控制电路，对多级Mark级联电路的结构进行改进，增加特定的开关控制模块，并结合软件来实现对级联电路中部分单元进行选择性级联，从而到达输出可控的目的。

具体地，一种脉冲输出源控制电路包括触发部分、级联充放电部分和负载部分。所述级联充放电部分包括多个依次级联的单元，每个上述单元都包括一个雪崩晶体管、一个可控晶体管、限流电阻和充电电容；其中直流电源经过限流电阻加到所述雪崩晶体管的集电极，当所述雪崩晶体管处于截止状态时，所述直流电源能够经过限流电阻为所述充电电容充电；所述雪崩晶体管的发射极接地；每个上述单元中的雪崩晶体管的基极连接与当前所述单元紧邻的上一个单元或者与当前所述单元紧邻的所述触发部分中的充电电容。每个上述单元中的所述可控晶体管的基极用于接收控制信号，所述可控晶体管的发射极连接当前单元中雪崩晶体管的基极，所述可控晶体管的集电极连接与当前所述单元紧邻的下一个单元中雪崩晶体管的集电极。

优选地，所述可控晶体管与所述雪崩晶体管为同型号的晶体管。例如所述可控晶体管为NPN型。

进一步，所述雪崩晶体管的触发方式为触发导通、过压导通或者快速上升沿导通。当所述可控晶体管的触发方式为硬件触发，或软件触发。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种高压窄脉冲输出源的控制方法，其使用上述脉冲输出源的控制电路，当所述触发部分没有接收到触发信号时，所述直流电源为所述充电电容充电；当所述触发部分接收到所述触发信号时，包括了多个所述充电电容的电容组开始放电以实现功率输出；为了实现输出功率的调节，向一个、两个或者多个所述单元中的所述可控晶体管的基极提供触发信号以将该可控晶体管所在单元中的充电电容排除在所述电容组之外，从而实现输出功率的调节。

优选地，向所述可控晶体管的基极提供触发信号具体为向相互间隔的两个或多个单元的可控晶体管的基极提供触发信号。同时，向所述触发部分提供的触发信号与向所述可控晶体管的基极提供的触发信号也可以相同