一种基于差分电路的纳秒脉冲高压源及其产生方法技术

本发明专利技术公开了一种基于差分电路的纳秒脉冲高压源及其产生方法，通过调控集成高速开关模块的通断控制储能电容的充放电，得到脉宽可调的高压脉冲电场，为了适应生物负载的电学特性差异巨大，生物负载端口分为高阻负载端口和低阻负载端口，并分别对应高阻、低阻两种负载模式，低阻负载模式可以同时对两个不同的生物负载施加不同参数的脉冲电场序列；高阻负载模式可以大大提高脉冲的波形质量和脉宽可调范围。同时为了降低研制成本和提高系统效率，本发明专利技术采用了集中储能电容架构而非传统Marx电路的分布电容架构。综上，本发明专利技术通过电路架构上的创新实现了更高生物负载适应性、更好的波形质量、更大脉宽可调范围和可控的研制成本。更大脉宽可调范围和可控的研制成本。更大脉宽可调范围和可控的研制成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于差分电路的纳秒脉冲高压源及其产生方法


[0001]本专利技术涉及生物电子、纳秒脉冲高压源
，尤其是涉及基于架构和高速高压开关，得到一个脉宽可调、适配大范围负载的高压脉冲电场电路。

技术介绍

[0002]高压脉冲电场技术广泛地用于各个领域，包括但不限于环境治理、电动汽车、高速铁路、核能控制、生物医学等。本专利技术设备主要针对生物医学领域中高压脉冲电场对细胞效应调控的基础研究的特殊需求设计。高压脉冲电场对细胞效应随脉冲参数变化而不同并应用于不同的细胞效应调控；不同脉冲参数可以诱导细胞膜产生可逆电穿孔效应和不可逆电穿孔效应。可逆电穿孔效应多于生化手段结合，利用电脉冲使细胞膜产生可逆穿孔后，该通孔可促进抗癌药物等大分子进入细胞内部；不可逆穿孔效应即电脉冲作用于细胞膜上产生不可修复的通孔，从而诱导肿瘤细胞坏死，该技术被称为“纳米刀技术”。脉冲宽度在微秒级到毫秒级，峰值电场强度从100V/m到1kV/cm的脉冲电场作用于细胞膜时可诱导可逆电穿孔；当脉冲宽度在纳秒级到微秒级级，峰值电场强度达1kV/cm以上，细胞膜开始产生不可逆电穿孔。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于差分电路的纳秒脉冲高压源，包括集成高压直流模块、集成高速开关模块、蓄能电容模块、数字控制模块和负载端口，其特征在于所述高速开关模块包括第一、第二组高速开关器件，所述蓄能电容模块包括第一、第二蓄能电容模块，所述负载端口包括高阻负载端口、第一和第二低阻负载端口，所述高压直流模块分别与第一蓄能电容模块、第二蓄能电容模块、第一组高速开关器件和第二组高速器件模块的一端连接，第一组高速开关器件的另一端分别与高阻负载端口的一端和第一低阻负载端口的一端连接，第二组高速开关器件的另一端分别与高阻负载端口的另一端和第二低阻负载端口的一端连接，第一低阻负载端口的另一端与第一蓄能电容模块的另一端连接，第二低阻负载端口的另一端与第二蓄能电容模块的另一端连接，第一和第二低阻负载端口分别并联第一旁路电阻和第二旁路电阻，所述数字控制模块分别与第一、第二组高速开关器件连接，用于调节高速开关模块的控制信号，负载端口用于产生脉冲。2.根据权利要求1所述的一种基于差分电路的纳秒脉冲高压源，其特征在于所述第一、第二组高速开关器件，为X
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X的电子开关阵列。3.根据权利要求2所述的一种基于差分电路的纳秒脉冲高压源，其特征在于所述集成高压直流模块，通过覆铜陶瓷基板，对X
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X的电子开关阵列进行集成。4.根据权利要求2所述的一种基于差分电路的纳秒脉冲高压源，其特征在于所述电子开关包括SiC MOSFET、GaN HEMT、IGBT。5.根据权利要求1所述的一种基于差分电路的纳秒脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓东，陈昊君，饶鑫，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：