[发明专利]基于全固态开关的高能效的10纳秒级高压脉冲发生器装置

说明书

本发明公开基于全固态开关的高能效的10纳秒级高压脉冲发生器装置，包括电源Vsubgt;DC/subgt;、电阻R、n级脉冲发生模块和负载Load；所述电源VDC的电压流经电阻R后，为n级脉冲发生电路模块供电；所述n级脉冲发生模块向负载传输高压脉冲；所述n级脉冲发生模块包括n个级联的脉冲发生电路；每个脉冲发生电路包括主电路和斩波电路；所述主电路用于生成高压脉冲；所述斩波电路用于调整主电路生成的高压脉冲的脉冲宽度。本发明采用全固态开关产生了高功率效率的脉宽连续可调高压超短脉冲。

技术领域

本发明涉及脉冲电场领域，具体是基于全固态开关的高能效的10纳秒级高压脉冲发生器装置。

背景技术

电穿孔是一种被广泛应用于肿瘤消融、基因传递、灭菌等领域的细胞生物学现象，其主要是通过对细胞或细菌施加高压脉冲而产生不可逆电穿孔诱发凋亡达到应用效果。其中脉冲宽度是电穿孔的重要调节因素，它决定了电能作用于细胞的靶点。

目前，毫秒、微秒、百纳秒脉冲宽度的电穿孔研究成果丰富。而对于50ns以下、幅度在5kV以上的高压超短脉冲引起的电穿孔现象受制于现有高压超短脉冲发生器的输出性能而鲜有研究。

综上所述，传统Marx高压脉冲发生器存在以下问题：1)、传统Marx高压脉冲发生器难以同时实现超短脉宽和脉宽连续可调。2)现有高压脉冲发生器在追求实现窄脉宽的同时，能量利用率普遍不高。

发明内容

本发明的目的是提供基于全固态开关的高能效的10纳秒级高压脉冲发生器装置，包括电源V_DC、电阻R、n级脉冲发生模块和负载Load；

所述电源VDC的电压流经电阻R后，为n级脉冲发生电路模块供电；

所述n级脉冲发生模块向负载传输高压脉冲；

所述n级脉冲发生模块包括n个级联的脉冲发生电路；每个脉冲发生电路包括主电路和斩波电路；

所述主电路用于生成高压脉冲；

所述斩波电路用于调整主电路生成的高压脉冲的脉冲宽度。

进一步，所述n级脉冲发生模块向负载传输10纳秒级高压脉冲。

进一步，基于全固态开关的高能效的10纳秒级高压脉冲发生器装置的拓扑结构如下所示：

记电源V_DC正极所在一端为A，负极所在一端为B；

B端接地；

A端串联电阻R后连接二极管D11main的阳极；

二极管D11main的阴极串联电容C1main后连接二极管D12main的阳极；二极管D12main的阴极串联开关管S1chop的漏极；

二极管D11main的阴极串联开关管S1main的漏极；开关管S1main的栅极悬空；开关管S1main的源极串联二极管D12main的阴极；开关管S1main的源极串联开关管S1chop的漏极；

二极管D11main的阴极串联二极管D11chop的阳极；

二极管D11chop的阴极串联二极管D12chop的阴极；二极管D12chop的阳极串联开关管S1chop的漏极；

二极管D11chop的阴极串联电容C1chop后连接开关管S1chop的源极；开关管S1chop的栅极悬空；

二极管Dj1main的阳极串联二极管D(j-1)1chop的阴极；整数j＝2,3，…，n；

二极管Dj1main的阴极串联电容Cjmain后连接二极管Dj2main的阳极；二极管Dj2main的阳极串联开关管Sjchop的漏极；