[发明专利]多匝LTD脉冲发生器

说明书

本发明公开了多匝LTD脉冲发生器,主要包括电阻R_L、M个二极管D_i、M个开关管Q_i和M个LTD模块。本发明提供了体积小、全固态、高重频、脉冲的上升时间与下降时间、脉冲宽度及脉冲幅值可以进行灵活调节的高压脉冲发生器。

技术领域

本发明涉及脉冲发生领域，具体是多匝LTD脉冲发生器。

背景技术

脉冲功率技术在众多领域有着广泛的应用，如肿瘤治疗、食品处理、水处理、等离子体发生、国防军工等等。大部分应用都需要快前沿、短脉宽、高功率、高重频、且参数灵活可调的要求。为了满足这些需求，脉冲功率产生时的开关需要能够稳定且可重复工作在较高的频率下，且开关可被信号控制。

传统的脉冲功率发生技术主要有磁开关、空气开关等作为放电开关，电路拓扑结构包括了单电容放电、Marx、LTD或传输线等，但是由于磁开关和空气开关存在导通关断时间不能灵活可控、重复性差等缺点，很难满足高重频脉冲功率技术的应用需求，且随着脉冲功率输出参数范围的不断扩展，脉冲功率技术的电路方法和器件选择也趋于多样性和全控性。

采用半导体开关的全固态脉冲发生器越来越多的被人研究，并极大的扩展了脉冲功率技术的电路结构，使得脉冲发生器可以更加紧凑，模块化且可重复，寿命长，也使得多样化的电路拓扑结构也被提出来，其中最典型脉冲形成电路全固态模块化的Marx和LTD，其各个模块可叠加，大大提高了脉冲发生器的可靠性和灵活性。

但是Marx和LTD各有其特长和缺陷。比如，Marx电路产生的脉冲宽度并不受电路结构限制，但是其工作状态下，各个开关分别工作在不同的电位，需要对开关的控制信号进行隔离，因此开关的驱动电路需要高耐压的隔离供电。LTD模块基本结构为初级和次级均为1匝的变压器，其控制电路均处于地电位，但是由于磁芯饱和效应的存在，限制了脉冲的宽度，目前全固态的LTD的脉冲宽度小于200ns，若产生更大脉宽的脉冲，则需要增加磁芯尺寸，导致脉冲源笨重。因此Marx适合长脉冲高阻抗负载，而LTD可适合短脉冲和大电流输出。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，三级多匝LTD脉冲发生器，主要包括电阻R_L、二极管D_I、二极管D_II、二极管D_III、开关管Q_I、开关管Q_II、开关管Q_III、I级LTD模块、II级LTD模块和III级LTD模块。

电路结构如下所示：

记电阻R_L的接地端为A，另一端为B。电阻R_L的A端接地，B端串联二极管D_III的阳极。电阻R_L的B端接入III级LTD模块的F_III端。

二极管D_III的阴极串联二极管D_II的阳极。二极管D_III的阴极接入III级LTD模块的E_I端。二极管D_III的阴极接入II级LTD模块的F_II端。III级LTD模块的E_I端和II级LTD模块的F_II端相连接。

二极管D_II的阴极串联二极管D_I的阳极。二极管D_II的阴极接入II级LTD模块的E_II端。二极管D_II的阴极接入I级LTD模块的F_I端。II级LTD模块的E_II端和I级LTD模块的F_I端相连接。