[发明专利]一种输出脉宽可变的脉冲驱动源

说明书

本发明公开了一种输出脉宽可变的脉冲驱动源，依次包括脉冲形成单元、主开关、脉冲传输单元、输出二极管、同轴结构磁开关五个部分。其中，同轴结构磁开关并联于输出二极管两端，用于调节二极管两端的输出脉宽。本发明解决了现阶段脉冲驱动源无法实现输出脉宽调节的问题，对于拓展脉冲驱动源的应用领域具有重要价值。

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，涉及一种输出脉宽可变的脉冲驱动源。

背景技术

高功率脉冲驱动源是用于产生GW量级输出脉冲电功率的一类装置，在实际应用中，通常是用于产生具有一定脉宽(或半高宽)的脉冲。产生高功率脉冲的方式多种多样，例如：Marx发生器、脉冲变压器(Pulse Transformer)、脉冲形成线(Pulse Forming Line)、脉冲形成网络(Pulse Forming Network)以及它们之间的相互组合。其基本的特点是装置一经构建完成，其输出脉冲宽度就是唯一的。

高功率脉冲驱动源在军事和民用领域应用广泛，例如熟知的在驱动高功率微波源用以产生强电磁脉冲中的应用，以及在Z-pinch技术、探测与安检、工业生产检测、材料表面处理及其它工农业生产的诸多领域都有着广泛的应用。

驱动产生高功率微波是其在军事领域的典型应用，高功率脉冲驱动源以数十GW量级的电脉冲能量注入到高功率微波源中，驱动产生强流相对论电子束，而后经束波相互作用，输出数GW级的高功率微波。

在民用领域，以电脉冲破碎法为例。电脉冲破碎法是利用放电火花通道在固体内部的迅速膨胀，产生强大的压力波，导致结构解体。应用于体外治疗尿结石、胆结石，以及材料的再生处理。破碎的效果取决于能量在结构内部的积累，与放电电场的持续时间紧密相关，即取决于脉冲宽度。

前已述及，随着高功率脉冲驱动源技术的发展，其应用领域不断拓展，且脉冲宽度是实际应用中的一个重要技术指标。受限于传统高功率脉冲驱动源的结构与原理，装置只具备单一的输出脉冲宽度，这大大的限制了其应用范围。在高功率微波源的研究中，长脉冲(100ns左右)与短脉冲(30ns左右)都是重要的研究方向，在实际工作中，需要构建两台完全不同尺度的高功率脉冲驱动源作为其能源注入机构，将导致极大的人力物力财力成本；民用领域亦如此，受限于高功率脉冲驱动源输出指标的单一，实际作用效果难以获得不同参数下的对比结果，而为了获得理想中的效果，通常会选择远高于作用阈值的参数进行装置设计，造成了粗犷式的发展。

发明内容

为了解决传统高功率脉冲驱动源只能输出单一脉冲宽度，导致的应用成本高、范围小且不能获得理想效果的问题，本发明提出一种具备输出脉宽连续可调能力的高功率脉冲驱动源，立足于现有高功率脉冲驱动源，采用在输出端并联同轴结构磁开关，并基于磁芯精确复位技术，实现输出脉宽的精准控制。不仅能够解决科学研究与应用中遇到的实际问题，而且对于节省能源、实现绿色发展同样意义重大。

本发明的技术解决方案是提供一种输出脉宽可变的脉冲驱动源，包括外筒、固定在外筒两端的前端盖与尾端盖及沿外筒长度方向依次同轴设置在外筒内部的脉冲形成线内筒与传输线内筒；脉冲形成线内筒及传输线内筒相邻两端分别设置主开关阴极及主开关阳极，传输线内筒的另一端设置二极管阴极；其特殊之处在于：还包括连接筒及环状磁芯组件；上述连接筒为良导体；

上述连接筒同轴设置在外筒内部且连接筒开口端与前端盖接触实现电连接，连接筒底部开有使传输线内筒穿过的开孔，传输线内筒穿过该开孔使得二极管阴极位于连接筒筒体内部；与二极管阴极相对的前端盖部位设有二极管阳极；

上述环状磁芯组件套装于连接筒上，且环状磁芯组件的外圆面与外筒内壁接触。

优选地，上述环状磁芯组件包括多个沿轴向叠加的环状磁芯，相邻磁芯之间有间隙。

优选地，该脉冲驱动源还包括用于支撑脉冲形成线内筒及传输线内筒的绝缘支撑。