[发明专利]一种基于MMC的前后沿可调高压纳秒脉冲发生器

权利要求书

1.一种基于MMC的前后沿可调高压纳秒脉冲发生器，其特征在于：主要包括开关电源、控制电路、MMC主电路系统、充电电阻和高压直流电源；

所述开关电源为控制电路供电；

所述控制电路向MMC主电路系统发送光信号；所述光信号携带控制信息；

所述控制信息控制MMC主电路系统中所有MOSFET开关管的通断；

所述MMC主电路系统处于放电状态时，通过控制所有MOSFET开关管导通和关断的时序，从而控制电路中的电容进行串联放电；

所述MMC主电路系统输出高压纳秒脉冲；

所述MMC主电路系统通过控制信息改变电容接入和退出放电回路的时序，从而对输出脉冲的前沿和后沿进行调节；

所述MMC主电路系统处于充电状态时，电容C₁、电容C₂、…、电容C_n+m分别串联一个充电电阻，从而将电容C₁、电容C₂、…、电容C_n+m电压充电至直流电源电压；

基于MMC的前后沿可调高压纳秒脉冲发生器的电路结构如下所示：

记电源正极所在的一端为G端，负极所在的一端为H端；

G端串联充电电阻R_i后接入桥臂I的第i个HB-MMC子模块的E_i端；G端串联充电电阻R_j后接入桥臂II的第j个HB-MMC子模块的E_i端；

所述MMC主电路包括2个MMC桥臂和负载R_L；所述MMC主电路中具有n+m个HB-MMC子模块；

其中，n个HB-MMC子模块构成桥臂I；桥臂I中的HB-MMC子模块记为第i个HB-MMC子模块；i＝[1，n]；

m个HB-MMC子模块构成桥臂II；桥臂II中的HB-MMC子模块记为第j个HB-MMC子模块；j＝[n+1，n+m]；

所述MMC主电路的电路结构如下所示：

桥臂I的B₁端串联负载R_L后接入桥臂II的B_m+n端；

桥臂I电路如下：

第1个HB-MMC子模块的B₁端串联负载R_L后接入第n+m个HB-MMC子模块的B_n+m端；

第i个HB-MMC子模块的A_i端接入第i+1个HB-MMC子模块的B_i+1端；第i个HB-MMC子模块的B_i端接入第i-1个HB-MMC子模块的A_i-1端；

第n个HB-MMC子模块的A_n端接入桥臂II中第n+1个HB-MMC子模块的A_n+1端；

桥臂II电路如下：

第n+1个HB-MMC子模块的B_n+1端连接第n+2个HB-MMC子模块的A_n+2端；

第j个HB-MMC子模块的B_j端接入第j+1个HB-MMC子模块的A_j+1端；第j个HB-MMC子模块的A_j端接入第j-1个HB-MMC子模块的B_j-1端；

i、j、m和n均为大于0的自然数；

所述高压直流电源为充电状态下的MMC主电路系统供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于MMC的前后沿可调高压纳秒脉冲发生器，其特征在于：所述控制电路主要包括FPGA、电光转换器、光纤驱动器和光纤发射器；

所述FPGA产生2(n+m)路同步触发电信号I；所述2(n+m)路同步触发电信号I均携带控制信息；

所述电光转换器将2(n+m)路同步触发电信号I转换为2(n+m)路触发光信号；

所述光纤驱动器驱动光纤发射器发送2(n+m)路触发光信号。