基于脉冲充电的脉冲发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开基于脉冲充电的脉冲发生装置,电路拓扑如下所示：脉冲源Vpulse的A端连接二极管D1的阴极；二极管D2的阳极接地；二极管Di的阴极串联电感Li、开关Si后连接二极管Di+1的阴极；二极管Di的阴极依次串联电感Li、开关Si

【技术实现步骤摘要】
基于脉冲充电的脉冲发生装置


[0001]本专利技术涉及脉冲领域，具体是基于脉冲充电的脉冲发生装置。

技术介绍

[0002]在脉冲功率技术研究领域，主要的储能元件包括了电容储能和电感储能，目前大多数脉冲发生器均为电容储能，其主要用于产生脉冲电压波形，而电感储能在脉冲发生器中使用较少，其主要用于产生脉冲波形。相比于电容储能的方式，电感储能具有储能密度高的优势。
[0003]脉冲发生装置主要采用电感储能技术，从而可以输出电流幅值灵活可调的脉冲，其输出的电流幅值不随负载特性的改变而改变。脉冲发生装置在现代科学
中具有广泛的应用，如生物医疗、半导体测试、超导测试、等离子体物理、受控核聚变、电磁推进、重复脉冲的大功率激光器、高功率雷达、强流带电粒子束的产生及强脉冲电磁辐射等。
[0004]在这些应用领域中，大多需要脉冲的波形、幅值、频率等参数可控，如在生物医学领域，需要多脉冲幅值、频率和波形等参数实现定量全控，输出波形多为方波，且频率在数Hz至数千Hz级别灵活可调。而现有的脉冲发生装置输出波形均为指数衰减波形，无法实现脉冲波形的灵活可调，例如无法实现输出方波脉冲。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供基于脉冲充电的脉冲发生装置，电路拓扑如下所示：
[0006]记脉冲源Vpulse的两端分别为A端和B端；
[0007]脉冲源Vpulse的A端连接二极管D1的阴极；
[0008]二极管Di的阴极串联电感Li后连接开关Si
’
的漏极；开关Si<br/>’
的栅极悬空；开关Si
’
的源极连接负载电阻RL后接地；i＝1,2，
…
，n
‑
1；
[0009]二极管Di的阴极串联电感Li后连接开关Si的漏极；开关Si的栅极悬空；开关Si的源极连接二极管Di+1的阴极；开关Si的源极串联电感Li+1后连接开关Si+1的漏极；
[0010]二极管Di的阳极接地；
[0011]二极管Dn的阴极串联电感Ln后连接开关Sn的漏极；开关Sn的栅极悬空；开关Sn的源极接地；
[0012]二极管Dn的阴极串联电感Ln后连接开关Sn
’
的漏极；开关Sn
’
的栅极悬空；开关Sn
’
的源极串联负载电阻RL后接地；
[0013]脉冲源Vpulse的B端接地。
[0014]进一步，所述开关包括MOSFET开关。
[0015]进一步，脉冲发生装置充电时，开关S1、开关S2、
…
、开关Sn导通，开关S1
’
、开关S2
’
、
…
、开关Sn
’
断开，脉冲源Vpulse向电感L1、电感L2、
…
、电感Ln串联充电，并流向GND。
[0016]进一步，脉冲发生装置放电时，开关S1
’
、开关S2
’
、
…
、开关Sn
’
导通，开关S1、开关S2、
…
、开关Sn断开，电感L1、电感L2、
…
、电感Ln的电流流向负载电阻RL；流入负载电阻RL的
电流i
RL
＝ni
DC
；i
DC
为任意电感的充电电流。
[0017]进一步，脉冲频率由开关的导通频率决定；脉冲宽度由开关的导通时间长度决定。
[0018]进一步，脉冲发生装置输出指数衰减脉冲，输出方式包括：在一次放电过程中，开关S1、开关S2、
…
、开关Sn断开时间大于tmax1，开关S1
’
、开关S2
’
、
…
、开关Sn
’
导通时间大于tmax2；tmax1、tmax2为预设的时间阈值。
[0019]进一步，脉冲发生装置输出阶梯型脉冲，输出步骤包括：
[0020]1)在t1
‑
t2时刻，开关S1、开关S2、
…
、开关Sn延迟
△
t时间断开，开关S1
’
、开关S2
’
、
…
、开关Sn
’
延迟
△
t时间导通，使得脉冲发生装置输出的脉冲上升沿为阶梯型；
[0021]2)在t3
‑
t4时刻，开关S1、开关S2、
…
、开关Sn断开，开关S1
’
、开关S2
’
、
…
、开关Sn
’
导通，使得脉冲发生装置输出的脉冲幅值为ni
DC
；i
DC
为任意电感的充电电流；
[0022]3)在t5
‑
t6时刻，开关S1、开关S2、
…
、开关Sn延迟
△
t时间导通，开关S1
’
、开关S2
’
、
…
、开关Sn
’
延迟
△
t时间断开，使得脉冲发生装置输出的脉冲下降沿为阶梯型。
[0023]本专利技术的技术效果是毋庸置疑的，本专利技术提出了一种输出脉冲幅值、频率和波形均灵活可调的模块化脉冲发生装置，可以实现输出脉冲幅值恒定，波形可控，波形包括方波、阶梯波及指数衰减波等。
[0024]本专利技术输出的脉冲幅值灵活可调，不随负载特性的变化而变化，可定量输出脉冲。
[0025]本专利技术采用半导体开关实现对参数的全控，输出频率可调。
[0026]本专利技术采用模块化设计，可以根据需求，增加模块数量，实现更大脉冲输出。
[0027]本专利技术采用全固态可控开关实现对脉冲的输出波形控制，可以输出方波、阶梯波及指数衰减波等。
[0028]本专利技术采用电感储能，实现脉冲幅值可调。
[0029]本专利技术每个模块包括两个开关，充电时隔离负载，放电结束后将负载切出，防止负载有残留电荷或电压。
附图说明
[0030]图1为脉冲发生装置拓扑结构。
具体实施方式
[0031]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。
[0032]实施例1：
[0033]参见图1，基于脉冲充电的脉冲发生装置，电路拓扑如下所示：
[0034]记脉冲源Vpulse的两端分别为A端和B端；
[0035]脉冲源Vpulse的A端连接二极管D1的阴极；
[0036]二极管Di的阴极串联电感Li后连接开关Si
’
的漏极；开关Si
’
的栅极悬空；开关Si
’
的源极连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于脉冲充电的脉冲发生装置，其特征在于，电路拓扑如下所示：记脉冲源Vpulse的两端分别为所述A端和B端。脉冲源Vpulse的A端连接二极管D1的阴极。二极管Di的阴极串联电感Li后连接开关Si
’
的漏极；开关Si
’
的栅极悬空；开关Si
’
的源极连接负载电阻RL后接地；i＝1,2，
…
，n
‑
1；n为正整数；二极管Di的阴极串联电感Li后连接开关Si的漏极；开关Si的栅极悬空；开关Si的源极连接二极管Di+1的阴极；开关Si的源极串联电感Li+1后连接开关Si+1的漏极；二极管Di的阳极接地；二极管Dn的阴极串联电感Ln后连接开关Sn的漏极；开关Sn的栅极悬空；开关Sn的源极接地；二极管Dn的阴极串联电感Ln后连接开关Sn
’
的漏极；开关Sn
’
的栅极悬空；开关Sn
’
的源极串联负载电阻RL后接地；脉冲源Vpulse的B端接地。2.根据权利要求1所述基于脉冲充电的脉冲发生装置，其特征在于：脉冲发生装置充电时，开关S1、开关S2、
…
、开关Sn导通，开关S1
’
、开关S2
’
、
…
、开关Sn
’
断开，脉冲源Vpulse向电感L1、电感L2、
…
、电感Ln串联充电，并流向GND。3.根据权利要求1所述基于脉冲充电的脉冲发生装置，其特征在于：脉冲发生装置放电时，开关S1
’
、开关S2
’
、
…
、开关Sn
’
导通，开关S1、开关S2、
…
、开关Sn断开，电感L1、电感L2、
…
、电感Ln的电流流向负载电阻RL；流入负载电阻RL的电流i
RL
＝ni
DC
；i
DC
...

【专利技术属性】
技术研发人员：董守龙，赵立胜，姚陈果，余亮，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：