一种快速离化波开关及其在高压脉冲源中的应用

讨论了一种先进的基于快速离化波组件漂移阶跃恢复二极管(DSRD)的开关特性、工作原理及其在高压纳秒脉冲源中的应用。提出一种新方法解决了传统高压纳秒脉冲源设计难以突破的高功率、高重复频率工作问题,实现了高压纳秒源的全固态、高重频、高压、高可靠、长寿命工作。

基于SOS的高重频高压纳秒脉冲源设计

依据高重频高压纳秒脉冲输出的要求,基于半导体断路开关(SOS)的工作特点,设计了高重频高压纳秒脉冲源脉冲发生器线路。分析发生器线路的工作原理,对输出脉冲幅度50 k V/100Ω、脉宽约10 ns^20 ns和重复频率100 k Hz脉冲源的线路中关键器件的参数进行了计算。分析关键器件SOS、饱和脉冲变压器、副开关要求,给出了关键器件的选型参考。

基于模块化多电平换流器的模块化前后沿可调高压纳秒脉冲发生器的研制

为了研究高压纳秒脉冲的前后沿时间对于离体肿瘤细胞杀伤效果的影响,需要一种能够产生前后沿可调高压纳秒脉冲的发生器。提出了一种基于半桥型模块化多电平换流器(HB-MMC)结构的新型发生器拓扑结构,通过HB-MMC子模块的级联构成2组桥臂,以产生任意极性的高压纳秒脉冲方波;采用MOSFET作为固态开关,并通过控制MOSFET的开关时序,改变导通和关断延迟时间来改变输出脉冲的前后沿。该文首先对提出的发生器拓扑结构以及工作原理进行了详细的介绍;然后采用PSpice仿真软件进行仿真验证,证实了该拓扑结构的正确性与可行性;最后研制了一台5级的脉冲发生器并进行性能测试。测试结果表明,该发生器能够输出幅值0~±4kV可调、脉宽100~500ns可调、频率0~5kHz可调的方波脉冲,且脉冲的上升沿能在15~65ns范围内平滑调节,脉冲的下降沿能在30~100ns范围内平滑调节。

纳秒级高压脉冲电源的设计与仿真

利用电力电子技术与脉冲功率技术设计了一台纳秒级高压脉冲电源。电源低压部分采用电力电子技术中的BUCK电路与串联谐振电路,高压部分采用脉冲功率技术中的磁脉冲压缩(MPC)网络与半导体断路开关(SOS)。对高压脉冲电源的整体设计作了阐述,介绍了可饱和变压器与磁开关、晶闸管、半导体断路开关的参数设计。利用PSPICE软件和泰克示波器两种方式对所设计的电源进行了仿真和试验。试验测得在输出负载上产生了一个峰值高达50 k V、半高宽为120 ns的负极性脉冲。