一种自恢复高压脉冲驱动器制造技术

本发明专利技术提出了一种自恢复高压脉冲驱动器，包括高速脉冲驱动单元和高压脉冲生成单元，所述高速脉冲驱动单元设有高压开关Q，所述高压脉冲生成单元包括高压电容C和电阻网络，所述高压电容C通过电阻网络连接高压开关Q、第一路高压HV1、第二路高压HV2、第三路高压脉冲HV3；所述高速脉冲驱动单元通过高压开关Q及高压电容C将第一路高压HV1和第二路高压HV2生成第三路高压脉冲HV3，高压脉冲输出后第三路高压脉冲HV3自动恢复到第二路高压HV2。该自恢复高压脉冲驱动器不仅响应快、稳定性好，而且输出电压幅值高，并且恢复时间以电阻和电容的时间常数来设置，响应速率快，提高整个系统的响应时间，并且输出电压幅值高，易于系统的扩展。易于系统的扩展。易于系统的扩展。

【技术实现步骤摘要】
一种自恢复高压脉冲驱动器


[0001]本专利技术涉及电子控制中高压脉冲驱动的
，特别是一种自恢复高压脉冲驱动器。

技术介绍

[0002]飞行时间质谱（TOF
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MS）是以离子飞行时间为测量参数的质谱类型，离子在电场加速后进入无场漂移管，并以恒定的速度飞向检测器实现离子飞行的过程，其中离子的加速过程是由高压加载在电场两端产生电势差对离子进行加速实现的，如何产生高压脉冲是是实现飞行时间质谱技术的关键技术之一。
[0003]高压脉冲作为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪的重要输入之一，应用在生命科学、微生物鉴定等高科技领域中。高压脉冲的幅值大小、频率等会影响离子的电离飞行时间，首先是幅值足够大，达到样本离子化的条件，再者是频率的大小，影响基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪的检测速度。
[0004]关于脉冲电路已有相关研究，例如：CN114660046A（专利申请号CN202210285342.7）的中国专利技术专利公开了一种直流脉冲式大气压辉光放电原子发射光谱系统及检测方法，通过直流脉冲高压发生单元输出方形脉冲电压和一个同步的TTL电平信号。脉冲高压加载单元和行波脉冲与时序控制系统，用于提供脉冲高压，其解决了现在溶液阴极辉光放电技术因放电电流局限于50
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70mA导致重金属激发效率不够的问题。CN114597112A（专利申请号CN202210180291.1）的中国专利技术专利公开了一种脉冲开关型离子探测器装置及其制备方法，通过脉冲高压加载单元和行波脉冲与时序控制系统提供脉冲电压，同时将所述脉冲电压的时序调整为与外控触发信号的时序相匹配，在干扰光到达探测器的时刻，有意降低探测器偏压，当离子信号到达探测器时，将探测器高压调高至工作状态，通过“开关门”操作，提升离子信噪比，有效剔除背景的干扰。扩展了该类探测器在有强脉冲辐射条件下的适应能力，通过脉冲高压选通与时序控制，能够极大的剔除前端的脉冲噪声干扰，仅对离子到达时间段内的探测器开门，实现高信噪比的离子信号获取。
[0005]现有技术虽有脉冲电路相关研究，但是产生高压脉冲幅值多在1KV以内，幅值比较小，用于离子飞行时间测量时会影响基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪的检测速度，造成检测精确度下降。另外，采用集成电源的方案，用电源的压差直接驱动，技术方案成本高，而且响应速度慢。采用变压器的升压方案，升压线圈造成启动延迟大，响应速度慢。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种自恢复高压脉冲驱动器，不仅响应快、稳定性好，而且输出电压幅值高。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提出了一种自恢复高压脉冲驱动器，包括高速脉冲驱动单元和高压脉冲生成单元，所述高速脉冲驱动单元设有高压开关Q，所述高压脉冲生成单元包括高压电容C和电阻网络，所述高压电容C通过电阻网络连接高压开关Q、第一路高压HV1、
第二路高压HV2、第三路高压脉冲HV3；所述高速脉冲驱动单元通过高压开关Q及高压电容C将第一路高压HV1和第二路高压HV2生成第三路高压脉冲HV3，高压脉冲输出后第三路高压脉冲HV3自动恢复到第二路高压HV2。
[0008]作为优选，当所述高速脉冲驱动单元无驱动输入时，所述第三路高压脉冲HV3的输出电压等于第二路高压HV2的电压；当所述高速脉冲驱动单元有驱动脉冲输入时，所述第三路高压脉冲HV3的输出电压等于第二路高压HV2的电压减去第一路高压HV1的电压，驱动脉冲消失后恢复至第二路高压HV2的电压。
[0009]作为优选，所述电阻网络包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，所述高压电容C的一端通过电阻R1连接所述高压开关Q，通过电阻R2连接所述第一路高压HV1，高压脉冲输出的下降速度由电阻R1、R3与高压电容C的时间常数确定，高压脉冲输出后脉冲延时恢复时间由电阻R2、R3与高压电容C的时间常数确定；所述高压电容C的另一端通过电阻R3连接第二路高压HV2，通过电阻R4连接第三路高压脉冲HV3，所述第三路高压脉冲HV3的输出电压功率通过高压电容C的容量及电阻R4的阻值确定。
[0010]作为优选，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4为功率电阻，所述电阻R3的阻值大于电阻R2的阻值，所述电阻R2的阻值大于电阻R4或/和电阻R1的阻值。
[0011]作为优选，所述高速脉冲驱动单元还包括高速电平驱动电路U，所述高速电平驱动电路U的输入端连接输入低电压控制信号，输出端连接高压开关Q门级，输入低电压控制信号经过高速电平驱动电路U后接入高压开关Q门级。
[0012]作为优选，所述高速电平驱动电路U优选包含但不限于变压器耦合、隔离电源耦合、光电隔离耦合的隔离驱动点电路，次选电路直接驱动，所述变压器耦合、隔离电源耦合、光电隔离耦合的隔离驱动点电路与高压开关Q门级一一对应。
[0013]作为优选，所述输入低电压控制信号为TTL或CMOS信号。
[0014]作为优选，所述高压开关Q采用高压场效应管、高压晶体管、绝缘栅双极型晶体管中的一种，所述高压开关Q的耐压值不低于第一路高压HV1。
[0015]作为优选，所述高压开关Q为单个或多个级联方式，单个或多个级联后的耐压不低于第一路高压HV1。
[0016]作为优选，所述高压电容C的耐压值不低于第二路高压HV2。
[0017]作为优选，所述第一路高压HV1与所述第二路高压HV2为同相接地的高压电源。
[0018]作为优选，所述高压开关Q的输入端连接稳压二极管D，防止高压开关Q输入过电压。
[0019]本专利技术的有益效果：本专利技术的自恢复高压脉冲驱动器包含两路高压电源的输入和一路高压输出，除了两路输入电压以外，以高速脉冲驱动单元将第一路高压和第二路高压生成第三路高压脉冲，高压脉冲输出后自动恢复到第一路高压。通过改变高压脉冲驱动器内部元器件，能够配置高压脉冲的恢复时间和下降时间，且周期短，频率高，通过改变高压脉冲驱动器内部元器件，能够配置高压脉冲输出的幅值，可配置的高压输出幅值上限值远大于目前技术所能达到的高压幅值上限值。
[0020]本专利技术的恢复时间以电阻和电容的时间常数来设置，响应速率快，提高整个系统的响应时间，推动质谱技术的深度发展，并且输出电压幅值高，易于系统的扩展。此外，高压脉冲驱动器通过完全硬件方式由电阻R2、R3与高压电容C的时间常数确定脉冲延时恢复时
间，由电阻R1、R3与高压电容C的时间常数确定高压脉冲输出的下降时间，使高压脉冲器的响应速度快。通过改变C容值/耐压及R4阻值/耐压调整高压输出，稳定灵活的实现高电压的输出，可达到高压、特高压的输出电压，从而实现高电压脉冲输出。
[0021]本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
[0022]图1是本专利技术一种自恢复高压脉冲驱动器的示意图；图2是驱动信号和HV3电压输出波形示意图；图3是高速电平驱动电路示意图。
具体实施方式
[0023]参阅图1，本专利技术的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自恢复高压脉冲驱动器，其特征在于：包括高速脉冲驱动单元和高压脉冲生成单元，所述高速脉冲驱动单元设有高压开关Q，所述高压脉冲生成单元包括高压电容C和电阻网络，所述高压电容C通过电阻网络连接高压开关Q、第一路高压HV1、第二路高压HV2、第三路高压脉冲HV3；所述高速脉冲驱动单元通过高压开关Q及高压电容C将第一路高压HV1和第二路高压HV2生成第三路高压脉冲HV3，高压脉冲输出后第三路高压脉冲HV3自动恢复到第二路高压HV2。2.如权利要求1所述的一种自恢复高压脉冲驱动器，其特征在于：当所述高速脉冲驱动单元无驱动输入时，所述第三路高压脉冲HV3的输出电压等于第二路高压HV2的电压；当所述高速脉冲驱动单元有驱动脉冲输入时，所述第三路高压脉冲HV3的输出电压等于第二路高压HV2的电压减去第一路高压HV1的电压，驱动脉冲消失后恢复至第二路高压HV2的电压。3.如权利要求1所述的一种自恢复高压脉冲驱动器，其特征在于：所述电阻网络包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4，所述高压电容C的一端通过电阻R1连接所述高压开关Q，通过电阻R2连接所述第一路高压HV1；所述高压电容C的另一端通过电阻R3连接第二路高压HV2，通过电阻R4连接第三路高压脉冲HV3。4.如权利要求3所述的一种自恢复高压脉冲驱动器，其特征在于：所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4为功率电阻，所述电阻R3的阻值大于电阻R2的阻值...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑明，王优，相双红，
申请(专利权)人：浙江迪谱诊断技术有限公司，
类型：发明
国别省市：