[发明专利]高压电阻性输出级电路

说明书

一些实施例包括高压高频开关电路。该高压高频开关电路可包括：高压开关电源，用于产生电压大于1kV且频率大于10kHz的脉冲；以及输出。该开关电路还可包括电阻性输出级，所述电阻性输出级与所述输出并联电耦接并且位于在所述输出级和所述高压开关电源之间，所述电阻输出级包括至少一个用于将与所述输出耦接的负载放电的电阻器。在一些实施例中，电阻输出级可以被配置为在每个脉冲周期期间放电超过约1千瓦的平均功率。在一些实施例中，输出可以产生高压脉冲，该高压脉冲具有大于1kV的电压、大于10kHz的频率以及小于约400ns的脉冲下降时间。

背景技术

产生具有快速上升时间和/或下降时间的高压脉冲具有挑战性。例如，为了实现高压脉冲(例如，大于约5kV)的快速上升时间和/或下降时间(例如，小于约50ns)，脉冲上升和/或下降的斜率必须非常陡峭(例如大于10^-11V/s)。这种陡峭的上升时间和/或下降时间很难产生，尤其在用于驱动具有低电容的负载的电路中。对于以紧凑的方式使用标准电气元件的情况、和/或在脉冲具有可变脉冲宽度、电压和重复率的情况下、和/或在具有电容性负载(例如等离子)的应用中，这种脉冲尤其难以产生。

发明内容

一些实施例包括高压高频开关电路。开关电路可以包括高压开关电源以及输出，该高压开关电源产生电压大于1kV和频率大于10kHz的脉冲。所述开关电路还可以包括电阻性输出级，所述电阻性输出级与所述输出并联电耦接并且位于在所述输出级和所述高压开关电源之间，所述电阻输出级包括至少一个用于将与所述输出耦接的负载放电的电阻器。在一些实施例中，电阻输出级可以被配置为在每个脉冲周期期间放电超过约1千瓦的平均功率。在一些实施例中，输出可以产生高压脉冲，该高压脉冲具有大于1kV的电压、大于10kHz的频率以及小于约400ns的脉冲下降时间。

在一些实施例中，高压开关电源可以包括电源、至少一个开关和升压变压器。

在一些实施例中，电阻性输出级可以包括电感器。

在一些实施例中，电阻性输出级中的电阻器的电阻可以小于200欧姆。

在一些实施例中，电阻器可以包括串联或并联布置的多个电阻器，其具有小于约200pF的组合电容。

在一些实施例中，电阻性输出级包括电感器和电阻器，并且其中电感器的电感L和电阻器的电阻R被设置为满足L/R≈tp，其中tp是脉冲的脉冲宽度。

在一些实施例中，电阻性输出级中的电阻器具有电阻R，并且输出与具有电容C的负载耦接，使得R≈C/tf，其中tf是脉冲下降时间。

在一些实施例中，电阻性输出级中的电阻器包括电阻R，并且输出与具有电容C的负载耦接，使得R≈C/tr，其中tr是脉冲上升时间。

在一些实施例中，电阻性输出级包括阻塞二极管。

在一些实施例中，当高压开关电源不提供高压脉冲时，输出在等离子体内产生高压负偏置电压。

在一些实施例中，输出可以产生高压脉冲，该高压脉冲具有大于1kV的电压、大于10kHz的频率、并且小于约250ns的脉冲下降时间。

在一些实施例中，高压高频开关电路可以与本质上是电容性的负载耦接，其具有小于50nF的电容，其中负载电容不将电荷保持大于10μs。

在一些实施例中，高压高频开关电路可以与本质上是电容性的负载耦接，并且高压高频开关电路对所述负载电容进行快速充电并使所述负载电容快速放电。

一些实施例可以包括高压高频开关电路，其包括高压开关电源，该高压开关电源产生电压大于1kV和频率大于10kHz的脉冲；输出；以及电阻性输出级，其与所述高压开关电源的输出电耦接并与之并联，该电阻性输出级包括至少一个电阻器。