[实用新型]一种脉冲电路及具有该脉冲电路的矩形波脉冲源

说明书

本实用新型属于高电压电工电器技术领域，公开了一种脉冲电路，包括充电电源和多级脉冲单元电路，每级所述脉冲单元电路包括充电二极管、储能电容器、前沿触发功率MOSFET管和后沿截止功率MOSFET管；每级所述脉冲单元电路中，储能电容器的高压端通过充电二极管连接充电电源的正极，前沿触发功率MOSFET管的一端连接本级储能电容器的高压端，另一端连接后一级储能电容器的低压端，后沿截止功率MOSFET管的一端连接后一级储能电容器的低压端，另一端连接本级储能电容器的低压端。本实用新型还公开了一种具有前述脉冲电路的矩形波脉冲源，包括脉冲电路和控制电路。本实用新型解决了现有技术中开通抖动大、关断时间长的技术问题。

技术领域

本实用新型涉及高电压电工电器技术领域，尤其是涉及一种脉冲电路及具有该脉冲电路的矩形波脉冲源。

背景技术

在高压电工技术领域中，有许多高压脉冲的实现方法，由于不同应用场合对电压的波形有特定的要求，需要设计具有电压上升和下降速度快，且抖动下的电源，以满足激光领域的应用需求。

此类电源的典型负载是电光晶体，由于泡克耳斯效应，各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化，高压快脉冲作用到电光晶体上可以产生电光效应，此技术广泛运用于激光聚变装置、等离子体诊断、加速器技术等领域，随着激光技术的不断发展，对快脉冲电源的精度需求越来越高，具体表现在前沿和后沿均保持在纳秒级，电压幅值达几十千伏，电压达到最大后超调抖动不超过百分之一，平顶时间段电压下降不超过百分之一，因此，对器件的选择和回路设计都提出了更高的要求。

传统的实现方法主要使用电真空器件和雪崩三极管两类器件，电真空器件的工作稳定性不佳，对气体介质的控制能力很难突破，表现在触发电压高时抖动大，其性能指标较好的一类是氢闸流管，氢闸流管具有重复频率高、工作寿命长的优点，但是电真空器件普遍具有外围驱动复杂、可靠性低的缺点，难以实现电路的精细化和小型化；雪崩三极管在早期的快脉冲源中被广泛采用，其输出电压幅值能够达到几千伏，前沿可以达到皮秒级，但由于器件本身的特点，其输出脉冲宽度窄，电流驱动能力差，其应用范围受到很大限制。近年来，随着功率MOSFET器件的出现与发展，其单管功率远大于雪崩管，实际工程设计中越来越多的用到功率MOSFET器件作为开关控制器件。MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)，金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管，是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effect transistor)。

目前设计平顶波源最难解决的问题是“平顶”的平整度不理想，存在电压超调，并且是在关断阶段，根据电容储能电路的放电原理，关断时时间常数决定于阻容性串联的回路计算公式，平顶波的波尾延长，电压下降缓慢。平顶波源在控制电光晶体时，电光晶体的控制电场的形成和退出均有纳秒量级的时间要求，同时输出的脉冲电压幅值要达到几十千伏，以控制电光晶体偏振面的旋转角度，平顶时间一般为纳秒至微秒量级。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种脉冲电路及具有该脉冲电路的矩形波脉冲源，解决现有技术中开通抖动大、关断时间长的技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种脉冲电路，包括充电电源和多级脉冲单元电路，每级所述脉冲单元电路包括充电二极管、储能电容器、前沿触发功率MOSFET管和后沿截止功率MOSFET管；每级所述脉冲单元电路中，储能电容器的高压端通过充电二极管连接充电电源的正极，前沿触发功率MOSFET管的一端连接本级储能电容器的高压端，另一端连接后一级所述脉冲单元电路的储能电容器的低压端，后沿截止功率MOSFET管的一端连接后一级所述脉冲单元电路的储能电容器的低压端，另一端连接本级储能电容器的低压端；第一级所述脉冲单元电路的储能电容器的低压端接地，最后一级所述脉冲单元电路的前沿触发功率MOSFET管的另一端连接负载的正极，最后一级所述脉冲单元电路的后沿截止功率MOSFET管的一端也连接负载的正极。