[实用新型]一种纳秒级高压脉冲发生器

说明书

本实用新型公开了一种纳秒级高压脉冲发生器，包括系统电源、辅助电源、单片机、显示控制模块、直流高压驱动电路、直流高压开关电路、放电保护电路和反馈保护电路；所述的系统电源连通辅助电源、单片机和直流高压驱动电路并供电，所述的单片机分别连通显示控制模块、直流高压驱动电路、直流高压开关电路和反馈保护电路；辅助电源的输出端连接直流高压开关电路的供电端，直流高压开关电路的开启受控端连接直流高压驱动电路的输出端，直流高压开关电路通过反馈保护电路连接单片机，直流高压开关电路还连接放电保护电路；能够产生上升时间1.4ns、幅值3kV的高压脉冲。

技术领域

本实用新型涉及高压脉冲技术领域，尤其涉及一种纳秒级高压脉冲发生器。

背景技术

高电压技术，特别是瞬时高压技术是一种把低电压、低功率的电能存储起来后通过升压变换和瞬时释放进而产生超高电压脉冲的技术。脉冲功率技术是一种将存储的能量以电能的形式，用单脉冲或重复频率的短脉冲方式加到负载上的技术，目前广泛应用在雷达发射机、高压脉冲电场杀菌、绝缘材料电脉冲破碎等一系列军工、能源、材料、生物领域。实现这一技术的关键是设计高压、大功率的高压脉冲发生器。产生高压脉冲大致有两条途径：一是由相对较低的直流电电逆变成低压脉冲，然后经脉冲升压器得到高压脉冲；另一种是由高压直流电源供电，利用脉冲储能电容储能，然后通过高压开关将其变为高压脉冲。

由于大功率的高压脉冲升压器较难研制，价格昂贵，且一旦出现故障难以维修，因此第一种方法适合小功率应用；第二种方法直接由高压直流电源提供电压，而高压直流电源的研究技术已经非常成熟，且很容易实现高压、大功率，因此适合于大功率应用场合。然而第二种方法需研制能承受高压、大功率的开关。早期一般采用真空开关、气体开关、闸流管等开关，但这些开关使用寿命短、开关速度慢、可控性差，因此限制了脉冲功率技术的发展。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种纳秒级高压脉冲发生器，能够产生上升时间1.4ns、幅值3kV的高压脉冲，可编程控制，一键操作，操作方便。

本实用新型采用的技术方案为：

一种纳秒级高压脉冲发生器，包括系统电源、辅助电源、单片机、显示控制模块、直流高压驱动电路、直流高压开关电路、放电保护电路和反馈保护电路；所述的系统电源连通辅助电源、单片机和直流高压驱动电路并供电，所述的单片机分别连通显示控制模块、直流高压驱动电路、直流高压开关电路和反馈保护电路；辅助电源的输出端连接直流高压开关电路的供电端，直流高压开关电路的开启受控端连接直流高压驱动电路的输出端，直流高压开关电路通过反馈保护电路连接单片机，直流高压开关电路还连接放电保护电路。

所述的直流高压驱动电路包括TTL信号驱动模块，TTL信号驱动模块的受控端连接单片机，TTL信号驱动模块的输出端连接直流高压开关电路的开启受控端。

所述的直流高压开关电路包括依次电连接的PWM调制驱动模块、PWM高压前级驱动模块、整流检测模块、整流倍压模块、高压开关模块和直流高压脉冲输出模块，所述的PWM高压前级驱动模块、整流检测模块、整流倍压模块、高压开关模块分别与反馈保护电路连接，整流检测模块通过查分检测模块连接单片机，整流倍压模块连接放电保护电路，高压开关模块的受控端连接TTL信号驱动模块的输出端。

所述的高压开关模块由高压脉冲模块和外围电路组成，所述的外围电路包括耦合电阻，缓冲电容、限流电阻、RC吸收电路和反馈电阻，TTL信号驱动模块的输出端通过耦合电阻连接到高压脉冲模块的信号接收端口，TTL信号驱动模块的输出信号做为高压脉冲模块的触发信号；辅助电源通过缓冲电容连接到高压脉冲模块的供电端口；高压脉冲模块的报警反馈端口连接单片机的报警端，高压脉冲模块的高压输入端通过限流电阻连接高压源，高压脉冲模块还连接RC吸收电路，高压脉冲模块通过反馈电阻输出脉冲直流信号。