[实用新型]高压高速功率脉冲发生器

说明书

本实用新型涉及脉冲发生器。

采用小功率高频三极管制作的方波脉冲发生器，脉冲上升及下降沿最小为100ps，重复频率最大可达260MHZ，输出辐度通常小于250V。输出幅度高于250V的方波脉冲发生器，利用高频三极管和电容的多级串联，使其雪崩穿放电获得纳秒级的上升沿，但抗负载能力弱，重复频率低，不可工作在低压状态，如小于250V。

本实用新型的目的在于提供一种抗负载能力强，重复频率高，输出幅度0～±2000V连续可调的高压高速功率脉冲发生器。

本实用新型采用以下方式实现。

本实用新型由外触发脉冲电路、光电耦合器、驱动脉冲电路、高压脉冲输出电路和壳体构成。光电耦合器的一端与外触发脉冲电路相连接，另一端接驱动脉冲电路，高压脉冲输出电路与驱动脉冲电路相连接。高压脉冲输出电路采用具有高漏源击穿电压的VMOS功率场效应管作为高压脉冲的开关器件。如BUZ50A、MTP3N100等场效应管。也可以将串联的VMOS功率场效应管作为高压脉冲的开关器件。驱动脉冲电路内设置有开启驱动和关断驱动电路。当一个外触发脉冲经光电耦合器隔离后，开启驱动电路和关断驱动电路获得一对完全倒相的VMOS管栅极触发脉冲，使得与开启驱动电路相连接的VMOS管和与关断驱动电路相连接的VMOS管不同时导通。这样，当触发脉冲到达高压脉冲输出电路后，与开启驱动电路相连接的VMOS管导通，与关断驱动电路相连接的VMOS管关断，在负载上产生一个正向脉冲。如果没有放电措施，将维持高电位。同理，由关断驱动电路获得的VMOS管栅极触发脉冲，可在负载上产生一个负向脉冲，其后沿也将维持负电位。这两个正、负脉冲在负载上的叠加，就可产生顶部较平的脉冲。

与现有的方波发生器相比，本实用新型重复频率高，重复频率最大可达10KHZ；抗负载能力强，最大平均功率输出为5W、峰值功率输出为16KW；输出脉冲幅度0～土2000V连续可调；脉冲上升及下降沿为数十纳秒级。本实用新型可用于直管、串级和反射等飞行时间质谱计系统，以及其它需要高压脉冲的场合。

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

附图1，本实用新型框图。其中，1-外触发脉冲电路，2-光电耦合器，3-开启驱动电路，4-关断驱动电路，5-输出，6-高压直流电源，7-驱动脉冲电路，8-高压脉冲输出电路。

附图2，本实用新型电路图。

参见附图，高压脉冲输出电路8的开关器件采用BUZ50A场效应管。为了得到最大2000V的输出脉冲，将两只BUZ50A场效应管串联，栅极分别驱动。因此，本实用新型的驱动脉冲电路7设置了两对开启驱动和关断驱动电路，同时还设置了四个光电耦合器2，使四个驱动电路相互隔离以及和外电路隔断。本实用新型采用6N137光电耦合器，有效隔离电压达2500V。四个光电耦合器2由同一外触发脉冲电路1驱动。开启驱动电路3中的T₁、T₂、T₃及T₄、T₅、T₆组成的输出缓冲级可有效的驱动高压脉冲输出电路8的BUZ50A场效应管Q₁、Q₂。Q₁、Q₂处串接的R₄、R₁₀可以防止高频工作时可能产生的寄生振荡。关断驱动电路的工作方式同开启驱动电路，但VMOS管珊极触发是倒相的。高压脉冲输出电路8中C₁、C₂的设置可以提高本实用新型脉冲高压的维持能力，防止脉冲高压衰减。输出电阻R₂₅用于限流及阻抗匹配。本实用新型的最大输出脉冲幅度可由串联VMOS管的多少而定，如仅有一对，输出幅度最大为1000V，驱动、隔离电路较简单；如有3对，输出幅度最大可为3000V，这时驱动脉冲电路、隔离电路复杂程度要相应增加。

本实用新型能够输出与触发脉冲同宽的正、负高压脉冲，脉冲幅度调整由外接直流高压电源6(0～±2000V)控制。为得到正向脉冲需将HV-接地，HV+接正电源。而要得到负向脉冲则需将HV+接地，HV-接负电源。高压脉冲也可浮在-电压之上输出，如将HV+或HV-的接地改为接另一直流电源。