[發明專利]一種全固態方波脈沖發生器

有效

• 申請號: 201810245917.6
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108390665B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 程新兵;陳絨;楊建華
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H03K3/02
• 分類號: H03K3/02
• 代理公司: 長沙中科啟明知識產權代理事務所(普通合伙) 43226
• 代理人: 任合明

本發明涉及一種方波脈沖發生器，具體涉及一種基于分數比可飽和脈沖變壓器和Marx發生器的全固態方波脈沖發生器，屬于脈沖功率領域。所述脈沖發生器由充電模塊、脈沖升壓模塊、脈沖形成模塊、負載模塊組成；本發明不僅可以降低脈沖變壓器原邊工作電壓和副邊飽和電感，實現脈沖變壓器和磁開關的緊湊集成；而且使用磁開關取代傳統Marx發生器中的氣體開關，使得整個系統的壽命和重復頻率大大提升；利用高壓硅堆取代傳統Marx發生器中的隔離電感，有效消除了預脈沖問題；同時通過反諧振網絡能夠輸出質量較高，平頂度好的準方波脈沖，做到系統的完全固態化、小型化，體積小，重量輕，便于運輸和實用，且避免了高壓脈沖發生器的多開關串聯結構，可提高使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種方波脈沖發生器，具體涉及一種基于分數比可飽和脈沖變壓器(fractional-turn ratio saturable pulse transformer,FRSPT)和Marx發生器的全固態方波脈沖發生器，屬于脈沖功率領域。

背景技術

脈沖功率技術是一種把“慢”存儲起來的具有較高密度的電場或磁場能量進行快速壓縮、轉換或直接釋放給負載的電物理技術，受當前及未來發展需求的牽引，脈沖功率技術的發展方向包括高功率、高效率、高重復頻率、固態化、集成緊湊化等。其中，高功率、高重復頻率、長壽命的開關技術是實現脈沖功率裝置高重復頻率、長壽命的關鍵。按脈沖功率裝置的儲能形式分類，可以將開關分為兩類：閉合開關和斷開開關；按照使用的絕緣材料分類，又可以分為氣體開關、液體開關和固態開關等等。目前脈沖功率裝置中常用的開關主要有氣體火花間隙開關、半導體開關(包括晶閘管、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)等)以及磁開關。綜合來看，氣體開關、真空開關電極易燒蝕，且壽命較短(10⁵次)、抖動大、絕緣恢復較慢，重復頻率工作時，需要引入外部吹氣系統以輔助開關恢復絕緣能力；對于大功率半導體開關而言，受目前技術水平和制作工藝的限制，單管大功率開關很難直接應用到幾十kV/幾十kA的高電壓/大電流場合，通常需要幾十甚至幾百只開關管串、并聯配合使用，這不僅提高了脈沖功率裝置的造價，也對開關的同步控制提出了挑戰。相較而言，磁開關具有高重復頻率、長壽命、通流能力強等優勢，特別適合幾十kV/幾十kA以上的高電壓/大電流領域，符合未來脈沖功率技術發展的方向。