[实用新型]准方波高压脉冲产生模块及MARX发生器

说明书

技术领域

本实用新型属于高压脉冲功率技术领域，涉及高压脉冲产生装置，具体是一种准方波高压脉冲产生模块及MARX发生器。

背景技术

脉冲功率技术又称高功率脉冲技术，它是一个研究在相对较长的时间里把能量储存起来，然后经过快速压缩、转换，最后有效释放给负载的新兴科技领域。脉冲功率技术研究的电参数范围一般是：电压1kV~10MV，电流1kA~100MA，脉冲宽度0.1ns~1ms，脉冲功率大于1MW。

高功率方波脉冲的产生方法是脉冲功率技术研究的一个重要方向。高功率方波脉冲在闪光照像、驱动高功率微波二极管、高能加速器等领域均有较多的应用。目前的方波脉冲产生主要采用水介质脉冲形成线的方式，采用Marx发生器或脉冲变压器对水介质脉冲形成线充电，水介质脉冲形成线放电产生方波脉冲，系统体积较大。

MARX发生器是一种对电容器并联充电串联放电产生高功率脉冲的电路，如图1所示给出一种典型的MARX装置，包括三级全控开关级，充电器件和隔离器件均为电阻，全控开关为功率开关器件，例如三极管或MOS管，当输入电压在IN端输入5V直流电压，在充电阶段，三个全控开关M1-M3全部关闭，三个电容均充电至5V。充电完成后，同时打开三个全控开关，由于电容两端电荷守恒，同时隔离器件阻抗较大，第一级全控开关级的电容电荷抬升B1点电压，进一步使O2点电压升高，在不计损耗的情况下，O2点电压升高至10V，同理O3点电压提升至15V，相对5V的输入电压，实现了在输出端得到3倍输入电压的输出电压。

实用新型内容

为克服现有高压脉冲设备体积庞大，效率较低的技术缺陷，本实用新型公开了一种准方波高压脉冲产生模块及MARX发生器。

本实用新型所述准方波高压脉冲产生模块，包括n组并联的模块支路, 每组模块支路由多个模块子支路并联组成, 所述模块子支路由电感和电容串联组成，各个模块子支路的电感中心值：

-----①

各个模块子支路的电容中心值

-----②

下标k表示第k个模块支路，m为该模块支路所并联的模块子支路数量,T为输出脉冲的脉宽周期，Z为模块阻抗，所述n为大于1的正整数, m为不小于1的正整数；各个模块子支路的电感、电容的实际取值为①至②式所示中心值的正负10%误差范围内任意值。

优选的，除第一个模块子支路电容取值外；第一个模块子支路的电感取值及其余各个模块支路中电感、电容的实际取值为①至②式所示数值的正负5%误差范围内任意值。

本实用新型还公开了一种MARX发生器，包括多个储能装置和位于储能装置之间的隔离器件和放电开关，其特征在于，所述储能装置为如上所述的准方波高压脉冲产生模块，所述隔离器件为电感。

具体的，所述放电开关为继电器或功率晶体管。

具体的，所述隔离器件连接在储能装置和地线之间。

采用本实用新型所述的准方波高压脉冲产生模块及MARX发生器，采用多个不同振荡周期放电支路并联构成准方波高压脉冲产生模块，可以由多个模块通过MARX发生器电路结构实现高电压准方波脉冲输出。该装置集储能与脉冲形成为一体，具有体积小、效率高的优点。

附图说明

图1为传统MARX发生器的一种具体实施方式示意图；

图2示出本实用新型所述准方波高压脉冲产生模块的电路示意图；

图3示出本实用新型所述准方波高压脉冲产生模块的一种具体实施方式结构示意图；图2虚线框内表示模块支路；

图4示出图3所示准方波高压脉冲产生模块在取不同模块支路数量时的输出波形图，图4中横坐标为时间，纵坐标为在负载电阻RL上的电压值； 

图5示出本实用新型所述MARX发生器的一种具体实施方式示意图，图5中虚线框内表示一个准方波高压脉冲产生模块；

图6示出图5所示MARX发生器的输出电压波形示意图，图6中横坐标为时间，纵坐标为在负载电阻RL上的电压值；

图中附图标记名称为：SW-放电开关，ISD-隔离器件，RL-负载，L1-第一模块支路的电感，L2-第二模块支路的电感，L3-第三模块支路的电感，C1-第一模块支路的电容，C2-第二模块支路的电容，C3-第三模块支路的电容。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。如图2所示，所述高压脉冲产生模块由n个模块支路并联组成，每个模块支路由多个子支路并联组成，所述模块子支路由电感和电容串联组成，各个模块子支路的电感值：

-----①