[发明专利]使用无源电压反转的双极DC-DC转换器拓扑

权利要求书

1.一种用于生成高压双极DC脉冲的谐振DC-DC转换器，所述谐振DC-DC转换器包括：

左多级谐振整流器组，所述左多级谐振整流器组包括多个左谐振整流器级，所述左多级谐振整流器组连接至共用节点且连接至正电极并且经由电容隔离耦合至左RF端子；

右多级谐振整流器组，所述右多级谐振整流器组包括多个右谐振整流器级，所述右多级谐振整流器组连接至所述共用节点且连接至负电极并且经由电容隔离耦合至右RF端子；

所述多个左谐振整流器级和所述多个右谐振整流器级中的每一级包括：

电容器，所述电容器用于电容隔离所述级；

输出电容器；

开关，所述开关用于连接至相邻级的相邻开关，其中每个开关包括对应的场效应晶体管；以及

选通谐振电路，所述选通谐振电路连接至所述开关，

所述左多级谐振整流器组中和所述右多级谐振整流器组中的所述开关被布置为响应于来自所述右RF端子和所述左RF端子的RF信号来分别被控制且被布置为使所述多级谐振整流器组在所述电极中的相应电极处生成相反极性的DC脉冲。

2.根据权利要求1所述的谐振DC-DC转换器，其特征在于，所述多个左谐振整流器级和所述多个右谐振整流器级中的每一级包括两个二极管，所述两个二极管用于对穿过用于电容隔离所述级的所述电容器的AC信号进行整流。

3.如权利要求1所述的谐振DC-DC转换器，其中所述左多级谐振整流器组用于使用所述右多级谐振整流器的所述选通谐振电路来利用能量，并且所述右多级谐振整流器组用于使用所述左多级谐振整流器的所述选通谐振电路来利用能量。

4.如权利要求1所述的谐振DC-DC转换器，其中每一级的所述选通谐振电路包括电感器，所述电感器被布置为靠近另一个选通谐振电路的相反电感器，以利用能量并且控制所述开关的激活。

5.如权利要求1所述的谐振DC-DC转换器，其中所述左多级谐振整流器组中和所述右多级谐振整流器组中的所述开关用于响应于来自所述左RF端子和右RF端子的所述RF信号、经由所述选通谐振电路而被控制。

6.如权利要求1所述的谐振DC-DC转换器，其中在每一级中，所述电容隔离不依赖于变压器，并且每个开关包括仅单个场效应晶体管。

7.如权利要求1所述的谐振DC-DC转换器，其中在所述级中的每一级中，所述开关：包括控制栅极，所述控制栅极连接至所述共用节点；并且响应于所述RF信号而被动地被控制。

8.如权利要求7所述的谐振DC-DC转换器，进一步包括在每一级中的阻抗偏置电路，所述阻抗偏置电路包括下拉电阻器，所述阻抗偏置电路用于在不存在信号以控制所述开关时偏置所述级中的所述开关的所述控制栅极。

9.如权利要求1所述的谐振DC-DC转换器，其中当每一级被堆叠并作为多级谐振整流器组操作时，在所述级中的每一级中，所述开关被布置为仅在包括所述开关的级中阻挡源自所述RF信号的电压。

10.如权利要求1所述的谐振DC-DC转换器，其中在所述多级谐振整流器组中的每一个中堆叠每一级以在所述电极中的相关电极处实现并呈现选定电压输出。

11.如权利要求1所述的谐振DC-DC转换器，其中所述多级谐振整流器组被布置为经由所述电极将双极脉冲传送到负载。

12.如权利要求1所述的谐振DC-DC转换器，其中所述多级谐振整流器组被布置为经由所述电极将双极脉冲传送到电阻负载，且其中所述双极脉冲具有瞬态上升时间和下降时间，所述瞬态上升时间和下降时间取决于与由所述负载表现出的电阻相关联的RC时间常量。