[发明专利]基于纳秒高压脉冲电源的杀菌消毒装置

说明书

本发明公开了一种基于纳秒高压脉冲电源的杀菌消毒装置，包括：高压直流电源、限流电阻、限流电感、MOSFET及驱动器、信号发生器、缓冲吸收电路、第一二极管、脉冲变压器和储能电容器，限流电阻的一端与高压直流电源的正极相连，另一端与限流电感的一端相连；漏极与限流电感的另一端、储能电容器的一端相连，源极与高压直流电源的负极相连且接地，栅极与驱动器的第一端相连，驱动器的第二端与信号发生器相连；缓冲吸收电路、MOSFET、第一二极管、脉冲变压器并联，第一二极管的负极接地，正极与储能电容器的另一端相连，在产生低压脉冲后，结合脉冲变压器实现高脉冲电压输出进行杀菌消毒。该装置采用一种低成本的纳秒高压脉冲电源来实现杀菌消毒。

技术领域

本发明涉及高压脉冲电源技术领域，特别涉及一种基于纳秒高压脉冲电源的杀菌消毒装置。

背景技术

相关技术中，高压脉冲电源应用于杀菌消毒使用的电路拓扑结构是基于高压开关的脉冲电源，一种是单独使用一个高压开关，这种方案对高压开关技术的要求特别高，因此成本也特别高，技术难度大，且开关电压等级不是很高，因此限制了应用范围，多在实验室使用；另外一种是以半导体开关串联的方式作为高压开关，这种方式开关器件众多，且由于器件的生产工艺，这些器件的开关特性可能会存在比较大的差异，很容易出现开关损坏的故障，影响电源的可靠运行。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于纳秒高压脉冲电源的杀菌消毒装置，该装置采用一种低成本的纳秒高压脉冲电源来实现杀菌消毒。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种基于纳秒高压脉冲电源的杀菌消毒装置，包括：高压直流电源；限流电阻，所述限流电阻的一端与所述高压直流电源的正极相连；限流电感，所述电流电感的一端与所述电流电阻的另一端相连；MOSFET(Mental-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，基于场效应晶体管)，所述MOSFET的漏极与所述限流电感的另一端相连，所述MOSFET的源极与所述高压直流电源的负极相连且接地；MOSFET开关驱动器，所述MOSFET开关驱动器的第一端与所述MOSFET的栅极相连；信号发生器，所述信号发生器与所述MOSFET开关驱动器的第二端相连；缓冲吸收电路，所述缓冲吸收电路与所述MOSFET并联；第一二极管，所述第一二极管与所述缓冲吸收电路并联，所述第一二极管的负极接地；脉冲变压器，所述脉冲变压器与所述第一二极管并联；储能电容器，所述储能电容器的一端与所述限流电感的另一端相连，所述储能电容器的另一端与所述第一二极管的正极相连，以在产生低压脉冲后，结合所述脉冲变压器实现高脉冲电压输出进行杀菌消毒。

本发明实施例的基于纳秒高压脉冲电源的杀菌消毒装置，采用一种低成本的纳秒高压脉冲电源来实现杀菌消毒，采用的纳秒脉冲电源是采用低压半导体开关产生低压脉冲，结合脉冲变压器实现高脉冲电压输出，不需要使用高成本、高技术难度的高压开关，因此具有成本低、结构简单、可靠性高、输出电压高的优势。

另外，根据本发明上述实施例的基于纳秒高压脉冲电源的杀菌消毒装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述缓冲吸收电路包括：缓冲吸收电阻；缓冲吸收二极管，所述缓冲吸收二极管与所述缓冲吸收电阻并联，所述缓冲吸收二极管的正极与所述限流电感的另一端相连；缓冲吸收电容，所述缓冲吸收电容的一端与所述缓冲吸收二极管的负极相连，所述缓冲吸收电容的另一端接地。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述高压直流电源为额定电压为1000V且额定功率为1kW的直流电源。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述MOSFET开关驱动器的电压等级为1000V，且运行电压为电压等级的一半。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述脉冲变压器的电压变比0.5kV/40kV，重复频率1kHz，脉冲宽度为亚微秒。