[发明专利]一种固态脉冲源输出波形延时控制装置及方法

权利要求书

1.一种固态脉冲源输出波形延时控制装置，其特征在于，包括触发信号输入端口(1)、直流供电模块(2)、储能元件(3)、开关器件(4)、充电隔离元件(5)、脉冲源波形输出端口(6)、雪崩三极管直流负压偏置电源(7)、雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)；

所述触发信号输入端口(1)，用于为脉冲源电路中的第一级雪崩三极管提供具有一定电压幅值与前沿斜率的触发信号，使在偏置电压作用下处于临界雪崩状态的三极管迅速导通，开关器件(4)将在触发导通、过压导通的作用下继续迅速导通，从而使主回路中的储能元件(3)串联形成放电回路，获得脉冲电压输出；

所述直流供电模块(2)，用于为脉冲源电路提供直流偏置电压；偏置电压加在开关器件(4)两端，使其处于临界雪崩状态；同时，在开关器件(4)未导通时，该偏置电压还能对电路中的储能元件(3)进行充电，完成脉冲源电路的充电过程；

所述储能元件(3)，在开关器件(4)未导通时并联在直流偏置电源两端，经过充电完成电能存储，在开关器件导通后串联形成放电回路，对负载放电形成高压脉冲；

所述开关器件(4)，用于通过改变电路的导通或断路状态实现脉冲源充放电状态的切换，不同开关器件对应不同的脉冲形成电路；

所述充电隔离元件(5)，用于在充电过程中控制对储能元件(3)的充电电流大小，调节主回路充电速度；在放电过程中隔离放电回路与直流供电模块(2)，减小放电回路的漏电流，从而保证脉冲输出的幅值和效率；

所述脉冲源波形输出端口(6)与负载相连用于获得高压脉冲输出，通过设计相应电路结构能够实现输出高压脉冲正负极性的转换；

所述雪崩三极管直流负压偏置电源(7)，其经过隔离电感L_iso、分压限流电阻R_B、雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)后再接到地，为脉冲源第一级雪崩三极管的基极提供负压偏置，其中隔离电感L_iso用于降低触发信号与负压电源之间的相互干扰；在负压偏置电路中的隔离电感L_iso、分压限流电阻R_B、雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)这些元器件的感量、阻值等参数不变时，雪崩三极管直流负压偏置电源(7)的电压V_Tune改变的是第一级雪崩三极管基极-发射极之间的反向偏压BV_CEX；BV_CEX也是雪崩三极管集电极和发射极之间的击穿电压，调节负压偏置电源电压V_Tune能够控制第一级雪崩三极管静态工作点，从而改变脉冲源输出延时；

所述雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)，为并联在脉冲源第一级雪崩三极管的基极和发射极两端的可调电阻；此时雪崩三极管集电极和发射极之间的击穿电压为BV_CER，调节雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)的阻值也能够控制第一级雪崩三极管的静态工作点，从而改变脉冲源输出延时；此调节方式不需要外加雪崩三极管直流负压偏置电源(7)也能够独立工作。

2.一种固态脉冲源输出波形延时控制装置，其特征在于，当雪崩三极管直流负压偏置电源(7)、基极-发射极并联电阻(8)的电路结构同时存在时，改变基极-发射极并联电阻(8)的阻值也能够实现第一级雪崩三极管基极-发射极反向偏压的调整，因此通过搭配不同的负压偏置电源电压V_Tune、雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)和分压限流电阻R_B，能够更加精细地控制三极管的静态工作点，进而通过负压偏置电源电压V_Tune、雪崩三极管基极-发射极并联电阻(8)的阻值R_Tune这两个可调参数实现延时控制粗调与精调的区分，提升对脉冲源输出延时控制的精度和准确性。

3.根据权利要求1所述的一种固态脉冲源输出波形延时控制装置，其特征在于，通过调节所述储能元件(3)的容值改变脉冲后沿时间，从而控制输出波形的脉宽。

4.根据权利要求1所述的一种固态脉冲源输出波形延时控制装置，其特征在于，所述开关器件(4)为雪崩三极管、绝缘栅双极型晶体管或快速离子化开关等固态半导体器件。