纳秒级高压窄脉冲发生器的设计
高压皮秒脉冲发生器的设计与实现
高压皮秒脉冲发生器的设计与实现高压皮秒脉冲发生器是一种用于产生高能量、高压、短脉冲的装置。
它在科学研究、工业应用和医疗领域都有重要的应用价值。
本文将介绍高压皮秒脉冲发生器的设计与实现，以及其在不同领域的应用。
高压皮秒脉冲发生器主要由高压电源、充电电路、储能电容、脉冲发生电路和输出负载等组成。
首先，高压电源是整个系统的核心组件，用于提供高压电源稳定可靠的电源。
其次，充电电路将电源输出的直流电压转化为脉冲电压，并通过控制充电时间和电流来实现对储能电容的快速充电。
储能电容是存储电能的装置，其容量越大，蓄能能力越强。
脉冲发生电路控制储能电容的放电过程，使得电容的电能以短脉冲的形式释放出来。
最后，输出负载是将脉冲能量传递给被测对象或其他设备的载体。
高压皮秒脉冲发生器的实现需要考虑以下几个关键问题。
首先，电源的选择和设计是非常重要的，需要满足高压、高能量、高稳定性等要求。
其次，充电电路的设计需要考虑充电速度和充电电流的控制，以保证储能电容能够快速充电并保持稳定。
第三，脉冲发生电路的设计需要考虑脉冲宽度、重复频率和输出电压的控制，以满足不同应用场景的需求。
最后，输出负载的选择和匹配需要根据具体应用来确定，以确保脉冲能量能够有效传递到被测对象或其他设备上。
高压皮秒脉冲发生器在科学研究领域有广泛的应用。
例如，在物理学中，它可以用于产生高能量的电子束或离子束，用于材料表面改性、微纳加工和材料分析等研究。
在化学领域，它可以用于产生高能量的化学反应，用于催化剂的制备和新材料的合成等研究。
在生物医学领域，它可以用于产生高能量的激光脉冲，用于皮肤美容、纹身去除和眼科手术等治疗。
高压皮秒脉冲发生器在工业应用中也有重要的作用。
例如，在电子器件制造中，它可以用于产生高能量的离子束，用于清洗、刻蚀和改性等工艺。
在材料加工中，它可以用于产生高能量的激光脉冲，用于焊接、切割和打孔等加工。
在电力系统中，它可以用于产生高能量的电磁脉冲，用于保护电力设备和系统。
纳秒级脉冲电源的研究与设计
纳秒级脉冲电源的研究与设计随着脉冲功率技术在军事、医疗、环保等领域的快速发展,对于大功率脉冲电源的上升沿宽度要求日益提高,高功率快脉冲也逐渐成为脉冲功率技术的研究热点和发展趋势。
而如何以较低的成本在提高脉冲电源电压等级的同时陡化脉冲宽度也是研究的难点之一。
以高压快脉冲为技术核心,以小型化、高重频和高效率为发展方向,本论文提出了一种低成本对称式的脉冲发生拓扑,同时以磁压缩技术陡化脉冲宽度,并深入研究了磁开关的控制技术,以实现高稳定性的纳秒级脉冲电源的研制,论文主要内容分为以下三个部分:1、提出了一种具有对称串联结构的高压脉冲电源拓扑,大幅降低成本;基于这种新型的高压脉冲电源拓扑,分析并初步验证了各种工作环境下的可行性。
搭建了该高压脉冲电源的仿真模型,仿真验证了在正常运行和发生闪络等不同状态下电路的工作原理。
在实验室完成了该高压脉冲电源的研制,实验验证了在正常运行和发生闪络等不同状态下对于电路的分析,并在实际应用中证明了该拓扑相对于现有研究的优越性。
2、介绍了脉冲磁压缩技术的工作原理,分析了各个磁芯参数对磁开关性能的影响,基于此,确定了磁芯材料的选择,并搭建了磁芯检测平台测量磁芯的磁滞曲线,对比了不同磁芯材料的区别。
基于脉冲电源体积小型化原则,分析了影响磁开关体积的因素,并利用数学模型确定了磁开关参数的最优解。
系统地分析了磁复位原理以及磁复位电路与脉冲电源的匹配问题。
最后搭建了30kV/3kW的纳秒级脉冲电源样机,验证了磁复位原理的可行性,以及在高压大功率应用场合可能遇到的问题及其解决方案。
3、针对电流型磁复位方式存在的不足,指出了对于磁开关控制的必要性,并系统地分析了磁开关控制原理,提出了相应的控制方案。
最后基于PLECS软件搭建了35kV的纳秒级脉冲电源的仿真模型,通过仿真验证了控制方案的可行性和稳定性,并从实际应用角度分析了磁开关的最佳工作区间。
基于非平衡Blumlein型多层微带传输线的高压纳秒脉冲发生器
基于非平衡Blumlein型多层微带传输线的高压纳秒脉冲发生器米彦;张晏源;储贻道;姚陈果;李成祥【摘要】为制作生物医学用小型化、紧凑型ns脉冲发生器,结合非平衡Blumlein 型多层微带传输线和固态开关技术,研制了一台基于非平衡Blumlein型传输线的全固态高压纳秒脉冲发生器.通过波传播过程分析非平衡Blumlein型多层微带传输线方波形成原理;介绍了相关固态开关的控制时序及其“截波”策略,以此实现50～100 ns的方波脉冲脉宽可调;阐释了非平衡Blumlein型多层微带传输线系统的负载阻抗可变的相关原理;并研制了一台小型纳秒脉冲发生器以进行相关性能测试.最终,在50 Ω负载下的纳秒脉冲电压参数:幅值0～2 kV可调、脉宽50～100 ns可调、重复频率0～1 kHz可调,上升时间约20 ns;此外,测试了500 Ω负载下输出的纳秒脉冲电压幅值约为充电电压的2倍.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)011【总页数】10页(P100-109)【关键词】纳秒脉冲发生器;非平衡Blumlein型传输线;多层微带传输线;固态开关【作者】米彦;张晏源;储贻道;姚陈果;李成祥【作者单位】输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044;国网重庆市电力公司长寿供电分公司重庆 401220;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044;输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆 400044【正文语种】中文【中图分类】TM315脉冲电场对细胞结构和功能的影响以及对生物体的治疗作用逐渐成为生物电磁技术领域的研究热点。
目前，纳秒脉冲电场以其独特的细胞内电处理效应及其诱导凋亡的重要特征引起人们极大的关注[1-5]。
一种纳秒级高压脉冲发生器的研制
高压电器
Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ａｐｐａｒａｔｕｓ
直流电压的纹波系数可用公式（ ２） 描述。
Ｓ＝δＵ／Ｕｄ＝Ｉｄ／（ ２ｆＣＵｄ）
（ ２）
显然， Ｃ 值越大， 纹波系数 Ｓ 越小。在该电路中， 选择
１ ｕＦ 的电容以减小 Ｓ。变压器的变比可调， 因此可以
得到不同幅值的高压直流电压。当变压器的高压绕
ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ＜２０ ｎｓ） ｍｕｓｔ ｂｅ ｅａｓｙ ｔｏ ｂｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ． Ｉｎ ｔｈｉｓ
ｐａｐｅｒ， ａ ｎｅｗ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｕｌｓｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ． Ｔｈｅ
ｍｅｒｃｕｒｙ ｒｅｌａｙ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｓｗｉｔｃｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ
［３］ 陈 衡， 侯善敬． 电力设备故障红外线诊断［ Ｍ］ ． 北京： 中国 电力出版社， １９９９．
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断路器安全总突变隶属函数值： Ｘ!＝（ ０．９６９， ０．７４９， ０．６１２， ０．３８７） 该高压断路器的运行状态处于“优”阶段， 工作 性能稳定， 故障概率极低。
基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器
基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器【摘要】本文介绍了基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器的研究。
在分析了该领域的研究背景和问题意义。
在正文中，详细阐述了Marx发生器原理、脉冲变压器设计、高频高压微纳秒脉冲发生器性能测试、实验结果分析以及应用前景展望。
结尾部分对Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器的可行性进行了讨论，并提出了未来研究方向。
总结了本文的研究成果。
通过本文的研究，展示了基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器的潜在应用前景，为相关领域的研究提供了新的思路和方法。
【关键词】Marx发生器、脉冲变压器、高频高压微纳秒脉冲发生器、性能测试、实验结果分析、应用前景、可行性、未来研究方向、总结、脉冲技术、高压技术、微纳秒脉冲、电子器件。
1. 引言1.1 研究背景高频高压微纳秒脉冲发生器在科学研究和工程应用中起着重要作用，它可以生成高频高压的脉冲信号，适用于等离子体物理、激光技术、医学诊断等领域。
传统的脉冲发生器存在体积大、功耗高、工作频率低等问题，难以满足现代高频高压脉冲应用的需求。
结合Marx发生器和脉冲变压器的设计思路，将能够实现高频高压微纳秒脉冲发生器的小型化、高效化和高可靠性。
本文将重点研究Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器的设计原理和性能测试，探讨其在等离子体物理、激光技术等领域的应用前景，为未来相关研究提供参考。
1.2 问题意义高频高压微纳秒脉冲发生器在科研和工程应用中具有重要意义。
随着科技的不断发展，对更高频率、更高压力和更短脉冲宽度的要求越来越高。
目前市面上的脉冲发生器往往存在频率较低、压力较小、波形不稳定等问题，无法满足实际需求。
研发基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器具有重要的现实意义。
在科研领域，高频高压微纳秒脉冲发生器可以被广泛应用于等离子体物理研究、电子束加速器、强激光器驱动等领域。
通过精确地控制脉冲频率、脉冲宽度和脉冲幅度，研究人员可以开展更深入的实验研究，从而推动相关科学领域的发展。
基于SiC MOSFET的纳秒级脉冲电源研制
基于SiC MOSFET的纳秒级脉冲电源研制脉冲功率技术广泛应用于军事、环境保护、生物技术等领域,比如脱硫脱硝、脉冲杀菌、激光管驱动、阴极射线管扫描电路等。
传统脉冲电源的主放电开关主要以真空弧光放电管、氢闸流管、火花隙为主,存在成本高、寿命短、外围电路复杂等缺点。
随着电力电子技术的发展,功率MOSFET和IGBT的性能越来越高,众多研究学者利用MOSFET或IGBT串并联组成高压固态开关替代传统放电开关,进而设计出纳秒级上升沿的高重复频率脉冲发生器。
本文以SiC MOSFET为核心功率器件,设计了一台纳秒级脉冲电源,电源主要技术指标为:输出脉冲峰值可调范围为0~30kV,脉冲重复频率为10Hz~1kHz可调,最大输出电流为80A,脉冲上升时间小于100ns。
本论文的主要工作如下:设计了纳秒脉冲电源的拓扑结构,主电路采用三级Marx发生器结构,研究了SiC MOSFET串联开关的静态和动态电压不均衡机制,给出了影响SiC MOSFET串联均压的关键因素。
针对静态均压电路的特性,明确了均压电阻的设计方法,对于动态均压电路,采用负载侧RCD电路作为均压措施,并确定了相应参数的选取依据。
对比分析了正激式驱动、半桥驱动、反激驱动三种驱动方式的优缺点,确定采用半桥驱动的方式作为SiC MOSFET的串联驱动电路,该电路的隔离强度高、驱动电路设计方便,其驱动变压器的原边和副边绕组匝数均为1匝,可减少其分布参数的影响。
通过实验测试了驱动电路的同步性,其驱动的延迟时间差异小于10ns,同步性良好。
采用Microchip公司的dsPIC33FJl28MC706作为主控制芯片,整个控制系统可以实现频率可调、脉冲幅值可调、过压和过流保护等,最终完成了实验样机的制作和调试,利用针-板反应器负载对电源的性能进行测试,实验结果表明电源满足了设计指标且基本性能良好。
基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器
基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器【摘要】本文介绍了基于Marx和脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器的设计与研究。
首先探讨了Marx发生器的原理和脉冲变压器的作用，然后详细阐述了高频高压微纳秒脉冲发生器的设计过程，并对其工作原理进行了深入分析。
通过实验结果与分析，验证了该脉冲发生器的可靠性和稳定性。
在结论部分总结了研究成果的意义，展望了未来的发展方向。
本研究为高频高压微纳秒脉冲发生器的设计与应用提供了重要参考，对于相关领域的研究具有重要意义。
【关键词】Marx发生器、脉冲变压器、高频、高压、微纳秒、脉冲发生器、工作原理、实验结果、总结、展望、研究成果。
1. 引言1.1 研究背景为了解决现有高频高压微纳秒脉冲发生器存在的问题，研究人员开始探索基于Marx+脉冲变压器的新型设计方案。
通过结合Marx发生器和脉冲变压器的优点，设计出了更高效、更稳定的高频高压微纳秒脉冲发生器。
该设计方案不仅增加了输出功率，提高了转换效率，还提高了系统的稳定性和可靠性，为各种领域的应用提供了更好的解决方案。
对于基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器的研究具有重要意义，将推动该领域的发展并促进相关技术的应用与推广。
1.2 研究意义高频高压微纳秒脉冲发生器在科技领域具有重要的应用价值，其研究意义主要体现在以下几个方面：1. 改善工业生产效率：高频高压微纳秒脉冲发生器可以在工业中用于精准的材料处理、脉冲激光加工等领域，提高工业生产效率和产品质量。
2. 推动科学研究进展：该技术在科学研究中有广泛的应用，可用于对材料性质、原子分子结构等进行研究，推动科学研究领域的发展。
3. 拓展医疗领域应用：高频高压微纳秒脉冲发生器可用于医疗诊断、治疗等方面，如超声波成像、激光治疗等，有望为医疗领域带来新的突破。
4. 推动技术创新：该技术的研究有助于推动电子技术、光电子技术等领域的创新，提升我国在相关技术领域的国际竞争力。
基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器
基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器高频高压微纳秒脉冲发生器是一种重要的脉冲电子设备，广泛应用于激光器、雷达、射频加速器等领域。
本文将介绍一种基于Marx脉冲电路和脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器设计。
一、Marx脉冲电路Marx脉冲电路是一种常见的高压脉冲发生器，能够产生高压、高能量的脉冲。
它由若干个串联的阻抗元件和开关元件组成，如图1所示。
当开关元件关闭时，阻抗元件串联起来，电荷能够储存在阻抗元件中；当开关元件打开时，储存的电荷会通过阻抗元件放电，从而产生高压脉冲输出。
Marx脉冲电路能够产生高压脉冲的原因在于它的串联结构，使得每个阻抗元件都能够充分利用储存的电荷，从而提高了输出的脉冲电压。
Marx脉冲电路还能够实现脉冲的叠加，通过合理设计阻抗元件和开关元件的数量和参数，可以实现多级串联，从而产生更高压的脉冲输出。
二、脉冲变压器脉冲变压器是一种能够实现高压升压的装置，通常在高压脉冲发生器中用于提高输出脉冲的峰值电压。
脉冲变压器的工作原理是利用电磁感应，当输入端施加脉冲电压时，通过变压器的电磁感应作用，能够将输入端的脉冲电压升高到输出端。
脉冲变压器的设计需要考虑因子包括匝比、铁心材料、绝缘材料等，以及变压器的绕组结构和绝缘保护等。
通过合理设计这些因子，可以实现高效的高压升压效果，将输入端的脉冲电压升高数倍甚至数十倍。
三、高频高压微纳秒脉冲发生器的设计在具体实现中，需要考虑Marx脉冲电路和脉冲变压器之间的匹配，尤其是在高频、微纳秒级脉冲输出的情况下，对变压器的响应特性和频率特性都有较高要求。
还需要考虑脉冲输出的稳定性和可控性，以及脉冲变压器的绝缘和耐压等性能。
基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器
基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器高频高压微纳秒脉冲发生器在科学研究和工业应用中扮演着重要角色。
它可以产生微纳秒级的脉冲信号，具有高频高压的特点，适用于多种领域的实验和应用。
基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器是一种常见的实现方式，下面将对其原理和应用进行详细介绍。
我们来了解一下Marx发生器。
Marx发生器是一种高压脉冲发生器，由数个串联的电容器和开关元件组成。
在工作时，每个电容器通过开关元件连接到下一个电容器，最终形成一个串联的电容电路。
当一定的电压施加到这个电路上时，每个电容器都会被充电，并在达到一定电压时通过开关元件放电，产生高压脉冲。
Marx发生器可以产生很高的脉冲电压，常用于工业领域和科学研究中。
接下来，我们来介绍一下脉冲变压器。
脉冲变压器是一种专门用于产生高压脉冲的变压器，它能够将输入的低电压高频信号转换成高电压的高频信号输出。
脉冲变压器通常由多级绕组和铁芯组成，通过耦合和变压作用实现电压的提升。
将Marx发生器和脉冲变压器结合起来，就得到了基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器。
其工作原理为：Marx发生器产生高压脉冲信号，然后通过脉冲变压器将这个高压脉冲信号转换成更高压的高频脉冲信号输出。
这种方式可以在保持高压的同时实现高频高压的输出，适用于需要微纳秒级高频脉冲的实验和应用。
1. 高频高压输出：通过脉冲变压器的作用，可以将Marx发生器输出的高压脉冲信号转换成更高压的高频脉冲信号，满足一些特定领域对高频高压信号的需求。
2. 微纳秒级脉冲：Marx发生器本身就能够产生微纳秒级的脉冲信号，结合脉冲变压器后，更加满足微纳秒级脉冲的需求，适用于一些精密的实验和应用。
3. 可定制化：基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器可以根据不同的需求进行定制，可以调整输出的脉冲频率、脉冲宽度和输出的高压电压等参数。
基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器
基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器高频高压微纳秒脉冲发生器是一种广泛应用于科研实验和工业领域的设备，它能够产生微纳秒级的高压脉冲，具有高频、高压、微纳秒等优良特性。
在实际应用中，脉冲发生器往往是通过与Marx发生器相结合来实现高压输出。
而脉冲变压器则是在高频高压脉冲发生器中起到非常关键的作用。
本文将着重介绍基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器的制作原理及其在实际应用中的优势。
高频高压微纳秒脉冲发生器的制作原理在制作高频高压微纳秒脉冲发生器时，首先需要核心的脉冲发生电路。
一般来说，脉冲发生电路有多种形式，其中Marx发生器是一种常用的高压脉冲发生电路。
Marx发生器是由数个串联的电容和开关组成的，当开关闭合时，电容充电，当开关打开时，电容的电荷通过放电电路产生脉冲输出。
Marx发生器之所以能够产生高压输出，是因为其串联多个电容，从而可以将电压叠加，得到较高的脉冲输出。
而在高频高压微纳秒脉冲发生器中，为了满足微纳秒级的脉冲输出，需要使用脉冲变压器。
脉冲变压器是一种特殊设计的变压器，它能够将输入的高压脉冲信号通过变压作用得到更高的输出高压脉冲信号。
通过将Marx发生器的输出接入到脉冲变压器中，可以实现高频高压微纳秒脉冲的生成。
脉冲变压器的作用是通过线圈的磁场感应效应，将高压脉冲信号转变为更高的高压脉冲信号。
基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器的优势基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器在实际应用中具有许多优势。
它具有高频特性。
高频高压微纳秒脉冲发生器能够产生高频的脉冲输出，可以满足一些对高频信号源的需求，例如雷达脉冲信号源、微波通信脉冲信号源等。
它具有高压特性。
通过Marx+脉冲变压器的设计，高频高压微纳秒脉冲发生器能够输出较高的脉冲电压，可以满足一些高压实验的需求，例如击穿实验、等离子体研究等。
它具有微纳秒级的脉冲输出。
在一些需要精确控制脉冲宽度的应用中，高频高压微纳秒脉冲发生器可以提供精确的微纳秒级脉冲输出。
纳秒级高频脉冲发生电路
纳秒级高频脉冲发生电路
纳秒级高频脉冲发生电路是一种能够产生纳秒级高频脉冲信号的电路。
该电路可以应用于各种领域，如通信、医疗和科学实验等。
纳秒级高频脉冲发生电路通常由以下几个关键组件构成：
1. 时钟发生器：用于提供高频时钟信号，通常采用晶体振荡器或脉冲发生器等。
2. 脉冲发生器：用于产生纳秒级脉冲信号，通常采用快速开关元件，如晶体管或场效应晶体管等。
3. 驱动电路：用于控制脉冲发生器的开关动作，通常采用逻辑门电路或专用的驱动芯片等。
4. 输出电路：用于将脉冲信号送到外部电路或装置中，通常需要考虑信号匹配和阻抗匹配等问题。
在设计纳秒级高频脉冲发生电路时，需要考虑以下几个方面：1. 时钟频率：要选择合适的时钟频率，以满足具体应用的要求，同时要考虑到电路的速度和延迟等因素。
2. 快速开关元件：需要选择快速响应的开关元件，以实现纳秒级的脉冲信号发生。
3. 信号幅度和波形：需要考虑输出信号的幅度和波形要求，以及信号的稳定性和准确性等。
4. 电路布局和阻抗匹配：要进行良好的电路布局和阻抗匹配，以保证信号的质量和传输效率。
纳秒级高频脉冲发生电路具有高速、高精度和高稳定性的特点，能够满足一些特殊应用的需求，如激光器驱动、高速采样和超
高速通信等。
在实际应用中，需要根据具体要求进行电路设计和优化，以提高电路的性能和可靠性。
一种超宽带窄脉冲信号发生器的设计
了电路原理图和实验结果 ， 电路分为正 、 负脉 冲 ２ 部分 ， 可生成 底宽 为纳／ 纳秒级 、 、 亚 正 负脉 冲的峰一 峰值高 达 １０Ｖ ６ 的窄脉冲信号 ， 并且脉冲拖尾的振荡起伏小 ， 很好地满足 了雷达系统 的宽度窄 、 大的要 求。电路结 构简单 、 数可 幅度 参
调、 移植性强 、 适用 范围广 。
电
子
测
量
技
术
第３卷 第６ Ｏ 期
２０ ０ ７年 ６月
ＥＩ ＣＴＲ０ＮＩ ： Ｃ Ｍ哐 Ａ
ＥＭ哐ＮＴ ＴＥＣＨＮ０１ ＧＹ ０
一
种超 宽 带 窄脉 冲 信 号 发 生 器 的设 计
吴建 斌 田 茂 ，
４０７ ； ． ３０ ９ ２ 武汉大学电信 学院 武 汉 ４ Ｏ ７ ） ３ Ｏ２
关键词 ：脉冲发生器 ；雪崩三极管 ； 超宽带
中图分类 号 ：ＴＮ ８． ７４１ 文献标识码 ：Ａ
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｎ ｌｒ － ｄｅ ａ ｄ ｎ ｕ ｔ ａ ｓ ｏ ｔｐ ｌ ｅ ｇ ｎｅ ａ ｏ ｓ ｇ ｆａ ｕ ｔ ａ ｗｉ ｂ ｎ ａ ｄ ｌｒ － ｈ ｒ ｕ ｓ ｅ ｒ ｔ ｒ
ＷｕＪａ ｂｎ ， Ｔｉｎ Ｍａ ｚ ｉｎ ｉ 。 ａ ｏ
（ ． ｐａｔ ｎ ｆＩ ｆ ｒ ｔ ｎ Ｔｅｈ ｌｇ ， Ｈｕ ｚ ｏ ｇ Ｎｏ ａ ｎｖ ｒ ｉｙ Ｗ ｕ ａ ３ ０７ ； １ Ｄｅ ｒｍｅ ｔｏ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｃ ｎｏｏ ｙ ｏ ａ ｈ ｎ ｒ ｌ ｉｅｓｔ ， ｈ ｎ ４ ０ ９ ｍ Ｕ ２ Ｓ ｈ ｏ ｆＥｌｃｒ ｎｃＩ ｆ ｍａｉｎ，Ｗ ｕ ａ ｎｖ ｒ ｉ Ｗ ｕ ａ ３ ０ ２） ． ｃ ｏ ｌｏ ｅｔｏ ｉ ｎｏｒ ｔｏ ｈ ｎＵ ｉｅｓｔ ｙ， ｈ ｎ ４ ０ ７
应用于磁光开关的纳秒脉冲发生器设计
为 若有一个 载流 子进入 集 电结空 间电荷 区，就 有 Ｍ 个载 流子流 出空 间电荷 区［ ４ ］ ，且 Ｍ＝ ／１（ Ｉ｛－ Ｈ ）｝ （） ２ 式（） ２ 中，ｍ 为 与晶体 管材料 有关 的密勒 系数 ， 意 味着器 件本 身具有 强烈 的内部正 反馈 。它 与普通 的消耗 能量 的正 电阻 相反，负电阻在 动态形 式下可
以转化为 释放能 量。这便 是雪崩 管为何 可 以用作大 电流高速 的脉冲 源的基 本原 因。
中囝分类号 ：Ｔ ８ ０ Ｎ ３ 文献标识码 ：Ｂ 文童编号 ：１ ０－ １ ４ ２ １ ）４ ０ ０ ０ ９ ０ ３ （ ００ ０ － １ － ３ ０ ９
０ 引言
随着 各种高速通 信业务 的出现和接入 用户数 目 的增加，对现有 的通信 网带来 了不 少的压 力，全 光
子，如 ２ ５ ５ 、３ Ｂ２ ２ ３ ９ Ｎ ５ １ Ｄ Ｅ和 Ｎ２ ６ Ａ等ｎ。为此 ，本 】 文探讨 了一种 基于雪崩 晶体管 的纳秒脉 冲发生器 电 路 的设计，完成 了实 物制作 ， 出测得的实 际结果 。 给
光开关大体 可 以分 为机械 式光开关和 非机械 式 光 开关两 大 类。机 械 式光开 关 的发展 已 比较成 熟 ，
它具有插入损耗较低（ ｄ 、 ≤２Ｂ）隔离度高 （４ ｄ ） ＞ ５Ｂ 、 偏振无 关 、串扰小 等优点 ；其 缺陷在 于开关时 间较 长，一般 为毫秒量级 ，有时还存 在 回跳 抖动 和重复 性较差 的 问题 。非机械 式光开关 一般是 利用材料 的 电光 、声 光、热 光和磁 光等效 应研 制而成 ，相对 于
（） １ 式（） １中，０为 晶体管 共基极 电流放大 系数 ，Ｍ ｆ
高重复频率纳秒级陡脉冲电源的研制
究开始盛行起来。以美国和俄罗斯为中心，人们对其进行军事上的应用研究，并投
入了巨额的费用。以后，随着冷战的结束，积累起来的脉冲功率技术在产业方面的
应用逐步深入。
表1.1 脉冲功率技术的应用一览表
近 代 科 学 研 究
军事 应用
工业 应用
医学 应用 环境 保护
其他
应用领域 粒子束惯性约束核聚变[2] 相对论电子束加速器[3]
本文对这种高功率脉冲电源的工作原理，设计方法做了详细的介绍；对电路各 部分如储能电容充电、两级充放电回路、晶闸管驱动和保护、高频脉冲变压器、自 击穿气体开关、Blumlein 传输线等的原理和设计都做了详细的分析；建立了电路的 PSpice 仿真模型，进行了仿真计算；对电源电路系统各个部分的输入输出特性做了 系统的试验研究和分析，给出了试验数据和波形；对仿真结果和试验结果作了比较 分析，找出了电路的运行规律。对脉冲介质阻挡放电进行了仿真和试验，试验结果 与仿真结果基本吻合。
1.1 脉冲功率技术概述
脉冲功率技术是指将“慢”存储起来的具有较高密度的能量，进行快速压缩、 转换或直接在很短的时间释放能量给负载的电物理技术。脉冲功率技术大多数涉及 高电压、大电流及高速脉冲放电，它广泛应用于等离子体物理与受控核聚变的研究、 核爆炸模拟、闪光 X 射线照相、高功率激光、大功率微波、电磁脉冲、电磁发射、 粒子束武器等方面，在环境、宇宙、生物医学、电子学、新材料、精密加工、食品 加工、粉碎等领域也都有广泛的应用。表 1.1 比较详细地介绍了脉冲功率技术的主要 应用领域。
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纳秒级高压脉冲电源的设计与仿真
纳秒级高压脉冲电源的设计与仿真张晗【摘要】利用电力电子技术与脉冲功率技术设计了一台纳秒级高压脉冲电源。
电源低压部分采用电力电子技术中的BUCK电路与串联谐振电路，高压部分采用脉冲功率技术中的磁脉冲压缩（MPC）网络与半导体断路开关（SOS）。
对高压脉冲电源的整体设计作了阐述，介绍了可饱和变压器与磁开关、晶闸管、半导体断路开关的参数设计。
利用PSPICE软件和泰克示波器两种方式对所设计的电源进行了仿真和试验。
试验测得在输出负载上产生了一个峰值高达50kV、半高宽为120ns 的负极性脉冲。
【期刊名称】《电器与能效管理技术》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】6页(P63-68)【关键词】电力电子技术;脉冲功率技术;纳秒级高压脉冲电源;磁脉冲压缩;半导体断路开关;PSPICE软件【作者】张晗【作者单位】南方电网超高压输电公司检修试验中心,广东广州510663【正文语种】中文【中图分类】TM910.2脉冲电源可应用于等离子体物理、强脉冲X射线技术、高频脉冲焊接、核医疗γ照像机高功率激光、大功率微波、电磁脉冲、电爆炸、闪击航空和航天器的模拟等，范围极其广泛。
近年来,随着半导体开关技术的发展,逐步实现了开关技术的大功率、耐高压、大电流驱动等优点,实现了脉冲电源的高电压峰值与窄脉冲宽度[1-8];磁脉冲压缩技术从工作电压、峰值电流、重复频率、使用寿命等方面有效地克服了火花隙开关、IGBT、闸流管、晶闸管等大功率开关性能的不足给脉冲功率系统带来的限制。
近年来，以非晶态合金、铁基纳米晶为代表的新一代高频软磁材料的出现，打破了磁开关在高重复率脉冲功率系统中应用的限制,且最近出现的一种新颖电路解决了磁芯复位这一难题,使得磁开关能够达到更高的重复频率[9-16]。
因此,本文结合电力电子技术和脉冲功率技术,设计了一台纳秒级高压脉冲电源。
首先利用电力电子技术中的整流、逆变、串联谐振等原理设计了一台串联谐振电源,然后利用磁脉冲压缩(MPC)技术与半导体断路开关(SOS)技术将脉冲升压和整形,最终得到一个纳秒级的高压脉冲电源。