[发明专利]高电压、高速、高脉冲重复率脉冲发生器

说明书

技术领域

本发明一般涉及电功率转换，具体而言涉及一种使用软切换和脉冲整形技术的高电压、高速、高脉冲重复率脉冲发生器。

背景技术

能够以高电压、高速、和高脉冲重复率进行操作的发生器一般使用射频(RF)功率放大器和相关技术以完成高电压、高速和高脉冲重复率产生和传输。所述RF功率放大器生产昂贵，并且由于在高脉冲重复率产生期间内部的生热性，在可靠性方面也有问题。RF功率放大器需要不动产，这是不想希望的，并且一般具有低的电效率。此外，尤其，由于热损耗的原因，RF功率放大器技术也不是特别适合于高脉冲重复率的产生。

提供一种高电压、高速、高脉冲重复率脉冲发生器以解决与RF功率放大器相关联的高脉冲重复率限制，这是有利和有益的。如果在短路和开路负载状态期间，在不损害高电压、高速、高脉冲重复率脉冲发生器的情况下，该脉冲发生器能够持续操作，那么也将也是有利的。

发明内容

简要地，根据一个实施例，提供一种用于产生高电压、高速、高重复率脉冲的脉冲发生器。该脉冲发生器包括：

逆变器，被配置为将DC电压转换为高频率AC电压；

转换器，被配置为响应于AC电压而作为一种AC电流源操作；以及

电压整形部分，被配置为响应于AC电流源所产生的AC输入电流而产生高电压、高速、高重复率电压脉冲。

根据另一实施例，一种产生高电压、高速、高重复率电压脉冲的方法包括：

转换DC电压成为高频AC电压；

响应于AC电压而产生AC电流；以及

响应于AC电流而产生高电压、高速、高重复率电压脉冲。

根据又一实施例，脉冲发生器包括：

用于转换DC电压成为高频AC电压的装置；

用于响应于AC电压而产生AC电流的装置；以及

用于响应于AC电流而产生高电压、高速、高重复率电压脉冲的装置。

附图说明

当参考附图而阅读以下细节描述，本发明这些和其他特征、以及优点将变得更好理解，整个附图中相似的字符表示相似部分，其中：

图1说明了根据一实施例的软切换、脉冲整形发生器的简化电路图；

图2说明了根据一实施例的用于产生高电压、高速、高重复率电压脉冲的方法典型步骤的流程图；

图3详细说明了根据一实施例的软切换、脉冲整形发生器的电路图；

图4说明了根据一实施例，在图3所示发生器的稳态操作期间的操作电路电压和电流的一组波形；

图5说明了根据一实施例，在图3所示发生器的短路负载状态期间，操作电路电压和电流的一组波形；以及

图6说明了根据一实施例，在图3所示发生器的开路负载状态期间，操作电路电压和电流的一组波形。

如讨论中所注释的那样，尽管以上标识的用于阐述本发明的可选实施例、其他实施例的附图也被考虑到，但是，在所有的情况中，该公开内容通过呈现而非限制性地提供本发明的说明性实施例。本领域技术人员能够设计出落入本发明原理的范围和精神内的许多其他修改和实施例。

具体实施方式

首先描述图1和图2以提供有助于较好理解与以下描述图3相关联的讨论的背景。现在看图1，简化的电路图说明了根据一实施例的基本软切换、脉冲整形电路体系结构10。电路10包括跨导放大器12，其响应于输入电压脉冲13而用作为一种电流源。

与钳位二极管16相结合的MOSFET设备14一起操作为一种脉冲整形电路以产生跨越在期望负载18上的方形或矩形电压脉冲。起因于用于驱动脉冲整形电路的电流源，电路10相对于短路和开路负载而言是耐用的(robust)。

以软切换模式使MOSFET设备14导通的方式来控制MOSFET设备14的门输入驱动。随着切换频率增加，软切换减少与MOSFET开关设备14相关的切换损耗。软切换和脉冲整形的组合允许电路10操作为一种相对于开路和短路负载来说是耐用的高电压、高速、高重复率脉冲发生器。

图2说明了根据一实施例的用于产生高电压、高速、高重复率电压脉冲的方法典型步骤的流程图20。该方法通过提供块22所表示的初级DC输入电压开始。然后DC输入电压经由逆变器以产生高频(例如25MHz)AC电压，如方块24所示。如方块26所示，将AC电压转换为电流源以产生AC电流。如图1所描述的那样，当使用纯电压源来驱动动态负载18时候，通过提供无法实现的电流限制手段，而使得电流源允许脉冲发生器以耐用的方式运作。然后，AC电流驱动电压整形电路以产生方形或矩形输出电压脉冲，如方块28所示那样。