[发明专利]用于电压交替脉冲输出的设备和方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及电压交替脉冲输出。具体地，本发明涉及在基于MARX发生器原理的固态脉冲调制电源上实现双（多）电压交替脉冲输出技术。

背景技术

MARX发生器是实现脉冲调制电源一种方式，是一种利用电容并联充电再串联放电的装置。MARX发生器可实现纳秒级的窄脉冲和很高的脉冲频率。固态脉冲调制电源是以固态开关，比如IGBT（绝缘栅双极晶体管）进行脉冲调制的电源。

目前普遍应用于双能加速器领域的调制器多为线性调制器。在线性调制器中，可以通过调整相邻两脉冲的充电电压实现交替双能脉冲供电。而利用固态脉冲调制器的加速器多为单能加速器，并且目前应用于直线加速器的基于MARX发生器原理的固态脉冲调制电源一般均采用各IGBT同时触发的工作方式。

因此，存在一种需求，要求在以基于MARX发生器原理的固态脉冲调制电源上实现双（多）电压交替输出，将其用于交替双能出束的电子直线加速器上。

发明内容

本发明提供一种用于通过分组交替触发来输出电压交替脉冲的设备和方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于分组交替触发的高压脉冲调制电源，包括：直流稳压电源，用于为高压脉冲调制电源的供电；多个固态开关；与所述多个固态开关对应的多个触发器，其中每个触发器为对应的固态开关提供触发信号，以导通该对应的固态开关，其中所述多个触发器被分成至少两组的触发器；时序控制模块，在时刻t1控制所述多个触发器产生触发信号，以便同时导通所述多个固态开关，并且在时刻t2控制所述至少两组触发器中的一组产生触发信号，以便导通与这一组触发器对应的固态开关，其中时刻t1和时刻t2交替出现。

根据本发明的另一个方面，高压脉冲调制电源还包括降压装置，该降压装置单独为所述多个固态开关中的一个或多个供电。

根据本发明的又一个方面，提供了一种用于分组交替触发高压脉冲调制电源的方法，所述高压脉冲调制电源包括多个固态开关，该方法包括步骤：将所述多个固态开关分为至少两组；在时刻t1向所述多个固态开关提供触发信号，以同时导通所述多个固态开关；和在时刻t2向所述至少两组固态开关中的一组固态开关提供触发信号，以便导通这一组固态开关，其中时刻t1和时刻t2交替出现。

根据本发明的又一个方面，该方法还单独为所述多个固态开关中的一个或多个供电。

在本发明的一个优选实施例中，在以基于MARX发生器原理的固态脉冲调制电源上实现双（多）电压交替输出，将其用于交替双能出束的电子直线加速器上。

利用本发明，通过分组交替触发就能够将单能加速器应用于实现双（多）电压交替输出。

附图说明

为了更完整地理解对本发明，现在结合附图对随后的说明书进行描述，其中：

图1是基于MARX发生器的高压脉冲调制电源原理示意图;

图2是基于MARX发生器的高压脉冲调制电源工作时序示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的高压脉冲调制电源的示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的高压脉冲调制电源工作时序示意图；和

图5是根据本发明的一个优选实施例的高压脉冲调制电源原理示意图。

具体实施方式

本发明所讨论的图1到5以及用于描述该专利文档中的本发明的原理的各种实施例仅仅是说明的目的，而不应当被理解为以任何方式来限制本发明的范围。本领域技术人员将理解本发明的原理能以任何类型的适当布置的设备或系统来实现。

图1是基于MARX发生器的高压脉冲调制电源原理示意图。图中PS为大功率直流稳压电源，是高压脉冲调制电源的供电电源，电源电压Vin。M1～Mm是m个IGBT模块单元。Trig(1)～Trig(m)是IGBT模块组对应的触发信号。Vout是高压脉冲调制电源的输出端电压。

在两次触发的间隔期，PS通过充电电感L及二极管为IGBT模块单元中的电容C充电，形成一个并联充电的电容阵列，并在下一个触发来临之前使电容C上的电压保持为Vin。当触发来临时，各个IGBT模块导通，模块上的电容C通过各IGBT模块单元形成一个串联的放电回路，此时高压脉冲调制电源的输出电压Vout＝n*Vin,其中n为当前时刻导通的IGBT模块的个数。

图2是基于MARX发生器的高压脉冲调制电源工作时序示意图。如图2所示，当触发时刻t到来时产生触发信号Trig，基于MARX发生器原理的高压脉冲调制电源采用各固态开关（如IGBT）由触发信号Trig同时触发的方式，得到高的输出端电压Voh。