[发明专利]一种基于磁珠隔离的高重频快脉冲产生电路

说明书

本发明公开了一种基于磁珠隔离的高重频快脉冲产生电路，本发明在通过Marx电路与磁珠等效电路相结合，再通过产生窄脉宽触发信号的触发电路对隔离开关进行触发，从而使本发明在高重频条件下基于磁珠隔离的Marx电路整体发热功率明显减小，特别是隔离器件磁珠的发热功率极低，有效提高了纳秒/亚纳秒快脉冲的重复频率，延长了电路在输出高重频脉冲时的工作时间。本发明采用触发信号整形电路有效压缩了触发信号脉冲宽度，并将触发信号转换为差分信号后用于Marx电路触发，避免了触发端开关在高重频触发信号作用下因长时间导通而损坏，有效提高了纳秒/亚纳秒快脉冲的重复频率，也提高了Marx电路的稳定性。

技术领域

本发明属于脉冲发生电路领域，具体涉及一种基于磁珠隔离的高重频快脉冲产生电路。

背景技术

高重频纳秒/亚纳秒快脉冲广泛应用于超宽带雷达、生物电磁、激光物理、放电等离子体等领域，具有亚纳秒级上升时间的脉冲具有极宽的频带范围，具有高重复频率的脉冲不仅平均功率更大，其高重频特性还可能通过累积效应产生更佳的应用效果。

目前常用的纳秒/亚纳秒脉冲发生电路主要采用气体开关或半导体开关，其各自的特点是：采用气体开关的纳秒/亚纳秒脉冲发生电路可产生高幅值快脉冲，但由于开关恢复时间过长，脉冲重复频率通常在1kHz以内。采用半导体开关的快脉冲发生电路具有脉冲重复频率高、使用方便易控制、波形稳定性好等特点，通常选择快速离子化开关、延迟击穿二极管和雪崩三极管等作为开关器件。

Marx电路，也称Marx发生器，是脉冲功率技术中常用的脉冲发生电路，可以产生快前沿、高幅值的电脉冲。基本的工作原理是：首先，高压直流源通过电阻或电感构成的隔离电路网络对并联的各级电容进行充电；之后，通过触发指令控制使得电容之间的开关快速闭合，将各级电容迅速串联，并对负载放电以形成高幅值脉冲。在Marx电路中采用雪崩三极管等快速开关器件后可用于产生高幅值纳秒/亚纳秒快脉冲。传统的Marx电路设计中通常采用电阻作为隔离器件，其特点是通过增大电阻阻抗可以有效提高对纳秒/亚纳秒快脉冲的隔离度；但是，在脉冲重复频率提高时，由于隔离电阻的热功率大，容易因电路过热问题造成脉冲发生电路故障，从而成为电路最大脉冲重复频率的主要限制因素之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于磁珠隔离的高重频快脉冲产生电路，能够产生高重频纳秒/亚纳秒快脉冲，且有效避免了脉冲产生电路中隔离器件的过热问题。

为了达到上述目的，本发明包括若干级充电电容组成的Marx电路，每级充电电容并联两组磁珠等效电路，每级充电电容与磁珠等效电路间设置有隔离开关，隔离开关通过触发电路控制，触发电路用于产生窄脉宽触发信号，磁珠等效电路包括电感L，电感L并联频变电阻R_ac和电容C_par，电感L、频变电阻R_ac和电容C_par共同串联电阻R_dc。

充电电容并联的同一组磁珠等效电路串联设置。

充电电容并联的同一组磁珠等效电路并联设置。