[发明专利]一种短延时高幅值低前沿的高压脉冲发生装置

说明书

本发明提供一种短延时高幅值低前沿的高压脉冲发生装置，包括六个完全相同的脉冲生成回路模块，和用于同步触发以及叠加各个模块输出的多路脉冲电路模块化立体对称并联结构，所述脉冲生产回路模块的回路包括：基于Marx结构的充放电回路部分、各级发生回路的均压电路部分、第一级回路的前置辅助触发电路部分、第二至最后一级回路的后置辅助触发电路部分；所述多路脉冲电路模块化立体对称并联结构包括充电触发端，电路模块，输出端三个部分。与现有脉冲发生器相比，在相同输出电压下，本脉冲发生装置，通过改变雪崩三极管的开关模式，提高整体电路的可靠性以及各级回路电路输出上的同步性。

技术领域

本发明属于脉冲发生装置领域，具体涉及一种短延时高幅值低前沿的高压脉冲的发生装置。

背景技术

高压纳秒脉冲在在轨道交通、工业应用以及生物电磁学等领域具有广泛的应用，如钢轨线缆检测、静电除尘、废气处理、灭菌、医疗中癌症的治疗等。Marx发生器是目前应用最为广泛的脉冲发生装置，传统Marx发生器的工作原理是对若干电容器组并联充电，然后改变电路结构，实现电容器组串联后通过火花隙或闸流管等气体开关进行放电，形成幅值倍增的脉冲电压。但是气体开关器件逐渐暴露了很多缺陷，例如重复频率低、稳定性差、寿命短等。固态开关具有紧凑、轻便、重复频率高、可控性好、易于驱动等特点，随着近几十年来半导体固态开关的发展和成熟，大功率的固态开关被当作主开关广泛应用于Marx发生器中。

随着脉冲功率源的应用日益广泛，不同工况下对于脉冲参数的要求也有了新的变化。目前关于高压纳秒脉冲发生装置的研究主要是针对提高输出脉冲的电压幅值、重复频率、脉冲宽度、脉冲的上升时间与下降时间等。但针对产生高输出幅值与低脉冲上升时间的同时降低脉冲生成时间的研究目前相对较少。在对电路动作时间有要求的高压场合，高输出幅值、低脉冲上升时间同时低脉冲生成时间的脉冲发生回路能够得到广泛应用。

发明内容

本发明提出一种短延时高幅值低前沿的高压脉冲发生装置，以解决现有脉冲发生装置无法同时满足高输出幅值、低脉冲上升时间同时低脉冲生成时间的问题。

针对现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案如下：

一种短延时高幅值低前沿的高压脉冲发生装置，包括六个完全相同的脉冲生成回路模块，和用于同步触发以及叠加各个模块输出的多路脉冲电路模块化立体对称并联结构，所述脉冲生产回路模块的回路包括：基于Marx结构的充放电回路部分、各级发生回路的均压电路部分、第一级回路的前置辅助触发电路部分、第二至最后一级回路的后置辅助触发电路部分；所述多路脉冲电路模块化立体对称并联结构包括充电触发端，电路模块，输出端三个部分。

所述基于Marx结构的充放电回路部分为多级结构，整体分为多级充电回路和多级放电回路两个模块，其中，所述多级充电回路包括：用于供能的充电直流电源、用于限制充放电电流的限流电阻R₁到R_N、用于储存脉冲能量的电容C₁到C_N、每级接地电阻R_Z1到R_ZN，在充电阶段，每一级电路中限流电阻、储能电容、接地电阻处于串联状态，限流电阻一端接充电直流电源阳极，另一端通过储能电容和接地电阻接地，各级电路之间经由接地线和直流充电电源相互并联。

所述放电回路包括：用于控制电路开断的雪崩三极管Q_1,1到Q_N,M、负载R_Load，所述雪崩三极管整体连接方式为多级并联与单级串联，并联连接的每一级中雪崩三极管的集电极与下一个雪崩三极管的的发射极相连，串联雪崩三极管的一端通过最后一个三极管的发射极通过接地电阻接地，另一端通过最后一个三极管的集电极与限流电阻相连。

所述均压电路部分包括：用于均压的电阻R_1,1到R_N,M，以及用于限流的限流电阻R_K11到R_KNM，所述均压电阻与各个雪崩三极管的集电极和发射极并联，以保证各个雪崩三极管所承受电压相等。