双极性脉冲发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开双极性脉冲发生装置,电路拓扑如下所示：电压源VDC1的A1端串联开关S10、电阻Rc1后连接二极管D11的阴极；开关S10的漏极连接A1端，源极连接电阻Rc1，栅极悬空；二极管D1i的阴极串联电感L1i、开关S1i后连接二极管D1(i+1)的阴极；二极管D1i的阴极依次串联电感L1i、开关S1i

【技术实现步骤摘要】
双极性脉冲发生装置


[0001]本专利技术涉及脉冲领域，具体是双极性脉冲发生装置。

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双极性脉冲发生装置，电路拓扑如下所示：
[0006]记电压源VDC1的两端分别为A1端和B1端,电压源VDC2的两端分别为A2端和B2端。
[0007]电压源VDC1的A1端串联开关S10、电阻Rc1后连接二极管D11的阴极。开关S10的漏极连接A1端，源极连接电阻Rc1，栅极悬空。
[0008]二极管D1i的阴极串联电感L1i、开关S1i后连接二极管D1(i+1)的阴极。i＝1,2，
…
，n
‑
1。n为正整数；
[0009]二极管D1i的阴极依次串联电感L1i、开关S1i
’
、负载电阻RL后连接开关S2i
’
的源极。
[0010]二极管D1i的阳极接地。
[0011]二极管D1n的阴极依次串联电感L1n、开关S1n后接地。
[0012]二极管D1n的阴极依次串联电感L1n、开关S1n
’
、负载电阻RL后连接开关S2n
’
的源极。
[0013]电压源VDC1的B1端接地。
[0014]电压源VDC2的A2端串联开关S20、电阻Rc2后连接二极管D11的阴极。开关S20的漏极连接A2端，源极连接电阻Rc2，栅极悬空。
[0015]二极管D2i的阴极串联电感L2i、开关S2i后连接二极管D2(i+1)的阴极。
[0016]二极管D2i的阴极依次串联电感L2i、开关S2i
’
的漏极。开关S2i
’
的栅极悬空。
[0017]二极管D2i的阳极接地。
[0018]二极管D2n的阴极依次串联电感L2n、开关S2n后接地。
[0019]二极管D2n的阴极依次串联电感L2n、开关S2n
’
的漏极。。
[0020]电压源VDC2的B2端接地。
[0021]进一步，所述开关包括MOSFET开关。
[0022]进一步，MOSFET开关S1i的漏极连接电感L1i，源极连接电感L1(i+1)，栅极悬空。MOSFET开关S2i的漏极连接电感L2i，源极连接电感L2(i+1)，栅极悬空
[0023]进一步，脉冲发生装置充电时，开关S11、开关S12、
…
、开关S1n、开关S21、开关S22、
…
、开关S2n导通，开关S11
’
、开关S12
’
、
…
、开关S1n
’
、开关S21
’
、开关S22
’
、
…
、开关S2n
’
断开，电压源VDC1向电感L11、电感L12、
…
、电感L1n串联充电，并流向GND，电压源VDC2向电感L21、电感L22、
…
、电感L2n串联充电，并流向GND。
[0024]进一步，脉冲发生装置放电时，开关S11
’
、开关S12
’
、
…
、开关S1n
’
、开关S21
’
、开关S22
’
、
…
、开关S2n
’
导通，开关S11、开关S12、
…
、开关S1n、开关S21、开关S22、
…
、开关S2n断开，电感L11、电感L12、
…
、电感L1n、电感L21、电感L22、
…
、电感L2n的电流流向负载电阻RL。流入负载电阻RL的电流i
RL
＝2ni
DC
。i
DC
为任意电感的充电电流。
[0025]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。
[0026]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S11、开关S12、
…
、开关S1n、开关S21、开关S22、
…
、开关S2n断开时间大于tmax1，开关S11
’
、开关S12
’
、
…
、开关S1n
’
、开关S21
’
、开关S22
’
、
…
、开关S2n
’
导通时间大于tmax2。tmax1、tmax2为预设的时间阈值。
[0027]进一步，脉冲发生装置输出阶梯型脉冲，输出步骤包括：
[0028]1)在t1
‑
t2时刻，开关S11、开关S12、
…
、开关S1n、开关S21、开关S22、
…
、开关S2n延迟
△
t时间断开，开关S11
’
、开关S12
’
、
…
、开关S1n
’
、开关S21
’
、开关S22
’
、
…
、开关S2n
’
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。
[0029]2)在t3
‑
t4时刻，开关S11、开关S12、
…
、开关S1n、开关S21、开关S22、
…
、开关S2n断开，开关S11
’
、开关S12
’
、
…
、开关S1n
’
、开关S21
’
、开关S22
’
、
…
、开关S2n
’
导通，使得脉冲发生装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双极性脉冲发生装置，其特征在于，电路拓扑如下所示：记电压源VDC1的两端分别为所述A1端和B1端,电压源VDC2的两端分别为A2端和B2端。电压源VDC1的A1端串联开关S10、电阻Rc1后连接二极管D11的阴极；开关S10的漏极连接A1端，源极连接电阻Rc1，栅极悬空。二极管D1i的阴极串联电感L1i、开关S1i后连接二极管D1(i+1)的阴极；i＝1,2，
…
，n
‑
1；n为正整数；二极管D1i的阴极依次串联电感L1i、开关S1i
’
、负载电阻RL后连接开关S2i
’
的源极；二极管D1i的阳极接地；二极管D1n的阴极依次串联电感L1n、开关S1n后接地；二极管D1n的阴极依次串联电感L1n、开关S1n
’
、负载电阻RL后连接开关S2n
’
的源极；电压源VDC1的B1端接地；电压源VDC2的A2端串联开关S20、电阻Rc2后连接二极管D11的阴极；开关S20的漏极连接A2端，源极连接电阻Rc2，栅极悬空；二极管D2i的阴极串联电感L2i、开关S2i后连接二极管D2(i+1)的阴极；二极管D2i的阴极依次串联电感L2i、开关S2i
’
的漏极；开关S2i
’
的栅极悬空；二极管D2i的阳极接地；二极管D2n的阴极依次串联电感L2n、开关S2n后接地；二极管D2n的阴极依次串联电感L2n、开关S2n
’
的漏极；；电压源VDC2的B2端接地。2.根据权利要求1所述双极性脉冲发生装置，其特征在于：所述开关包括MOSFET开关。3.根据权利要求2所述双极性脉冲发生装置，其特征在于：MOSFET开关S1i的漏极连接电感L1i，源极连接电感L1(i+1)，栅极悬空；MOSFET开关S2i的漏极连接电感L2i，源极连接电感L2(i+1)，栅极悬空。4.根据权利要求1所述双极性脉冲发生装置，其特征在于：脉冲发生装置充电时，开关S11、开关S12、
…
、开关S1n、开关S21、开关S22、
…
、开关S2n导通，开关S11
’
、开关S12
’
、
…
、开关S1n
’
、开关S21
’
、开关S22
’
、
…
、开关S2n
’
断开，电压源VDC1向电感L11、电感L12、
…
、电感L1n串联充电，并流向GND，电压源VDC2向电感L21、电感L22、
…
、电感L2n串联充电，并流向GND。5.根据权利要求1所述双极性脉冲发生装置，其特征在于：脉冲发生装置放电时，开关S11
’
、开关S12
’
、
…
、开关S1n
’
、开关S21
’
、开关S22
’
、
…
、开关S2n
’
导通，开关S11、开关S12、
…
、开关S1n、开关S21、开关S22、
…
、开关S2n断开，电感L11、电感L12、
…
、电感L1n、...

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