[发明专利]一种快沿高频高压脉冲电源

摘要

本发明公开一种快沿高频高压脉冲电源，包括供电单元（1）、直流高压单元（2）、输入脉冲或调制信号单元（3）、逻辑控制单元（4）、震荡抑制和阻抗匹配单元（5）、前置驱动与隔离单元（6）、高压脉冲输出单元（7），所述震荡抑制和阻抗匹配单元（5）是包括RLC串并联电路的震荡抑制单元和阻抗匹配单元，本电源最大输出电压10kV、上升/下降时间均小于12ns、脉冲宽度（100ns～直流）连续可调、输出脉冲的重复频率大于1MHz、高压脉冲输出纹波小于1%，且具备体积小的固化型特点，特别是电压幅度、脉宽和工作频率连续可调，极大的适应了实际应用对精确化、小型化、固体化和调节方便的快沿高频高压脉冲电源的迫切需求。

主权项

1.一种快沿高频高压脉冲电源，包括供电单元（1）、直流高压单元（2）、信号输入单元（3）、逻辑控制单元（4）、震荡抑制和阻抗匹配单元（5）、前置驱动与隔离单元（6）、高压脉冲输出单元（7）；所述高压脉冲输出单元（7）包括串联的高压开关MOSFET场效应管；所述供电单元（1）将外部输入电源分别转换为5V、12V、24V直流稳压电源，用于分别向直流高压单元（2）、信号输入单元（3）、逻辑控制单元（4）、震荡抑制和阻抗匹配单元（5）、前置驱动与隔离单元（6）、高压脉冲输出单元（7）供电；所述直流高压单元（2）用于将24V直流经PWM变换和倍压整流后，得到0～10kV连续可调直流高压，用于向所述串联的高压开关MOSFET场效应管供电，所述直流高压单元（2）输出直流电压的幅值等于所述快沿高频高压脉冲电源输出脉冲的幅值，所述快沿高频高压脉冲电源所输出高频高压脉冲的上升沿上升时间小于12ns、下降沿下降时间也小于12ns；所述信号输入单元（3）用于从外部引入标准脉冲和调制信号；其特征在于：所述逻辑控制单元（4）用于将信号输入单元（3）输入的调制信号转化为上升/下降沿控制信号；逻辑控制单元（4）的数字逻辑门电路由可编程的FPGA实现，内部脉冲信号也由该逻辑控制单元（4）产生，内部脉冲信号与引入的标准脉冲信号之间的切换通过转换开关切换；所述前置驱动与隔离单元（6）将逻辑控制单元（4）输出的上升/下降沿控制信号进行功率与波形变换，转化为控制所述高压脉冲输出单元（7）中的高压开关MOSFET场效应管导通与关断所需的驱动信号，所述驱动信号呈高瞬间峰起电压值的快沿驱动波形；所述震荡抑制和阻抗匹配单元（5）包括：RLC串并联电路的震荡抑制单元和阻抗匹配单元，所述震荡抑制单元用于防止高压开关MOSFET场效应管的误导通，以及消除高压开关MOSFET场效应管与前级驱动电路间寄生效应产生自激震荡和快沿高频高压脉冲电源输出脉冲的抖动；所述阻抗匹配单元用于实现直流高压单元（2）的内阻调整、前置驱动与隔离单元（6）与高压脉冲输出单元（7）以及高压脉冲输出单元（7）与负载间的阻抗匹配；所述快沿高频高压脉冲电源输出的高频高压脉冲波形与信号输入单元（3）输入的信号一致，即输出的高频高压脉冲的脉宽、频率随着引入至信号输入单元（3）输入端的标准脉冲信号的变化而变化，快沿高频高压脉冲电源输出的高频高压脉冲幅值根据负载需要在0～10kV之间连续可调；所述快沿高频高压脉冲电源所输出的高频高压脉冲只有一个快沿：仅上升沿为快沿或仅下降沿为快沿。