[发明专利]一种基于漂移阶跃恢复二极管的重频纳秒脉冲产生电路

说明书

本发明公开了一种基于漂移阶跃恢复二极管的重频纳秒脉冲产生电路，充电回路的输出端经初级脉冲形成回路的输入端相连接，初级脉冲形成回路的输出端与可饱和脉冲变压器的原边绕组相连接，可饱和脉冲变压器中次级绕组的一端与次级储能电容的一端相连接，次级储能电容的另一端与DSRD开关组件的正极及阻性负载的一端相连接，可饱和脉冲变压器中次级绕组的另一端、DSRD开关组件的负极及阻性负载的另一端均接地，该电路能够有效的解决现有技术中基于DSRD的脉冲产生电路高幅值输出及高重频工作的问题。

技术领域

本发明属于半导体开关及脉冲功率源领域，涉及一种基于漂移阶跃恢复二极管的重频纳秒脉冲产生电路。

背景技术

高重复频率脉冲功率装置是脉冲功率技术一个重要的发展方向，在高功率微波、高功率激光、超宽带雷达等领域应用广泛。对绝大部分脉冲功率装置而言，开关器件的参数特性限制了其峰值功率、工作重复频率和使用寿命等关键指标。除此之外，装置输出的脉冲波形稳定性和可靠性也通常依赖于开关的性能。

传统的功率开关多为气体器件，如：高气压气体火花开关、氢气闸流管、真空触发开关等，特点是功率大、设计原理成熟、应用广，但是受气体放电本身性质决定，这类器件存在使用寿命短、工作频率难以提高等问题。近十年来，固态功率电子器件发展迅速，使用固态功率电子器件代替火花开关的脉冲功率系统在重复频率、紧凑性、寿命和可靠性等方面获得了巨大进步。因此，固态开关技术逐渐成为脉冲功率开关新的发展方向之一

1983年，俄罗斯Ioffe研究所科学家Grevhov I V等人基于超快等离子波理论成功研制出了高功率半导体开关器件DSRD，并阐述了其基本工作原理。DSRD是一种新型高功率高重频超高速固态断路开关器件，它由一个或多个P+-P’-N-N+结组成，工作在双向泵浦条件下，单片DSRD反向耐压值为500～2kV，输出脉冲前沿可以达到600～800ps，器件恢复时间小于1μs，具有MHz重频工作能力，可以选择作为高功率高重频脉冲源的固态开关器件。但现有基于DSRD的高压窄脉冲技术存在高重频条件下输出脉冲幅值较低，高重复频率和高幅值无法兼得的问题，难以满足随着社会科技的发展，对脉冲功率高幅值、高重频、窄脉冲的更高性能要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于漂移阶跃恢复二极管的重频纳秒脉冲产生电路，该电路能够有效的解决现有技术中基于DSRD的脉冲产生电路高幅值输出及高重频工作的问题。

为达到上述目的，本发明所述的基于漂移阶跃恢复二极管的重频纳秒脉冲产生电路包括充电回路、初级脉冲形成回路及脉冲形成回路，其中，所述脉冲形成回路包括可饱和脉冲变压器、次级储能电容、DSRD开关组件及阻性负载；

充电回路的输出端经初级脉冲形成回路的输入端相连接，初级脉冲形成回路的输出端与可饱和脉冲变压器的原边绕组相连接，可饱和脉冲变压器中次级绕组的一端与次级储能电容的一端相连接，次级储能电容的另一端与DSRD开关组件的正极及阻性负载的一端相连接，可饱和脉冲变压器中次级绕组的另一端、DSRD开关组件的负极及阻性负载的另一端均接地。

所述充电回路包括充电电源、库电容、第一充电电感、续流二极管及续流电阻；

充电电源的正极与库电容的一端及第一充电电感的一端相连接，第一充电电感的另一端与初级脉冲形成回路的输入端及续流二极管的负极相连接，续流二极管的另一端与续流电阻的一端相连接，充电电源的负极、续流电阻的另一端及库电容的另一端均接地。

初级脉冲形成回路包括初级储能电容、触发开关及第二充电电感，其中，充电电感与初级储能电容的一端及触发开关的一端相连接，触发开关的另一端与可饱和脉冲变压器中初级线圈的一端相连接，可饱和脉冲变压器中初级线圈的另一端与第二充电电感的一端相连接，第二充电电感的另一端及初级储能电容的另一端均接地。

触发开关为MOSFET开关管或IGBT开关管。

充电电源为脉冲发电机。