专利名称：采用固态开关的高压脉冲电源的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及用于产生高压脉冲的系统和方法。具体地，本发明涉及用于通 过固态开关控制产生高压脉冲的系统和方法。现有技术许多应用领域都需要能够传输高压脉冲的脉冲电源。分光计、加速器、雷 达发射机、高阻抗电子枪、离子管、液体偏振单元等均为需要高压脉冲的应用 实例。在传统系统中，脉冲电源使用高压脉冲形成网络和诸如触发管或者闸流 管的一些种类的开关。通常采用Marx发生器的原理而形成上述类型的脉冲电源。通常来说，Marx 发生器是一种通过对一组电容器并联充电然后对这些电容器串联放电而产生 电压脉冲的电路。图l所示为典型Marx发生器的实施例。在图1中，将充电 电压101施加给脉冲形成网络100。级联电容器104通过电阻器102进行并联 充电。触发管106防止电容器104在满足一定条件之前向负载108放电。当对电容器104充分充电时，通常会使最低间隙发生击穿(break down) 或者触发，使得两个电容器有效串联连接并且下一间隙击穿。很快，所有间隙 击穿。该过程的结果为电容器104串联连接并产生电压脉冲同时将其传输给负 载108。还可以采用感应器或者一系列变压器对Marx发生器的电容器104充 电。在其他实施例中，采用感应器代替电阻器102。可选地，可通过诸如闸流 管的开关替代触发管。由于对Marx发生器进行并联充电，通过添加附加充电部分(section)可 以增加电压脉冲幅值。但是，人们发现许多层叠在一起的充电部分受到寄生电 容的限制。随着脉冲形成网络中所述部分数量的增加，接地的寄生电容也随之 增加。寄生电容的影响之一在于将电流转移到地。同时该寄生电容还对电压脉 冲的上升时间和/或下降时间存在不利影响。因此该寄生电容限制了可以包括
在脉冲发生器中的部分的数量。该寄生电容还会对特定部分处确定的电压有影响。此外，通过Marx发生 器的一个部分所确定的寄生电容通常不同于通过其另一部分所确定的寄生电 容。由于寄生电容在整个脉冲发生器的部分中不平衡，会使某些部分可能具有 较高的电压并因此产生故障。尽管大多数系统都受到寄生电容的影响，但是对 脉冲发生器中的电容器进行充电所需的感应器、电阻器、变压器和隔离型电源 还是会向该脉冲发生器中引入寄生电容。换句话说，传统脉冲发生器的各元件 向该系统中引入了附加寄生电容并进一步降低了可以有效连接在一起的部分 数量。由于Marx发生器通常用于产生高压，因此其具有非常大的尺寸和重量。 而且，产生上百千伏的Marx发生器通常采用油。油通常是必不可少的，但是 通常不受欢迎。传统脉冲式电源或者Marx发生器通常体积较大而且昂贵，会 受到寄生电容的限制，而且使用降低其可靠性的元件(诸如闸流管)。发明内容通过本发明的实施方式可以克服这些和其他缺点，本发明涉及用于产生电 压脉冲的系统和方法。在本发明的实施方式中，将一系列具有低电压要求的电 压单元串联连接在一起，每个电压单元包括与可以接通和关断的开关(诸如固 态开关)串联连接的电容器。在将多个电压单元连接起来以形成脉冲发生器时， 采用一个或者多个开关并联充电电压单元的电容器并且串联放电电压单元的 电容器。至少使用主开关使电容器放电并且至少使用返回开关对电容器进行充 电。在连接电压单元时，例如，串联连接电容器和主开关。电容器通过关断的 主开关彼此隔离。当主开关接通时，电容器串联连接同时产生电压脉冲。当主 开关关断时，返回开关接通并为对电压单元的电容器进行充电的电流提供返回 通路。因此，当主开关接通时关断返回开关使得电容器向负载放电。这样的优 势在于，可以在没有感应器、电阻器或者隔离型电源的情况下对电容器进行充 电，从而减少与传统Marx发生器相关的某些寄生电容。此外，还可以在不采 用感应器、电阻器、隔离型电源以及降压型电源的情况下使用辅助电源驱动开 关。
通过二极管链电源线可以对每个电压单元的电容器进行充电。通过返回开 关对充电电流提供返回通路。当电容器正在充电或者已充电时，位于连续电容 器之间的主开关处于关断状态并防止电容器串联放电。当主开关接通时，电容 器串联连接并放电。在放电期间，返回开关关断。为了对电容器再次充电，主 开关关断并且返回开关重新接通。在一实施方式中，返回开关还可以在放电期 间接通以通过提供用于对寄生电容放电的通路而帮助降低脉冲的下降时间。还可以设计电压单元以产生正或者负电压脉冲。在一实施方式中，双极脉 冲发生器将包括配置用于产生正脉冲的一系列电压单元的电容器组与包括配 置用于产生负脉冲的一系列电压单元的电容器组连接，所述双极脉冲发生器可 以同时对两组电压单元的所有电容器进行充电。可以控制各电容器组中的开关 以放电一组电容器从而产生正脉冲或者负脉冲。此外，可以添加配置用于串联 充电的电压单元以提供固定偏差控制并控制产生的电压脉冲的形状。每个电压单元还可以包括平衡由电压单元引起的寄生电容的平衡网络。由 于在一系列电压单元中的每个电压单元均"引起"不同的寄生电容，因此该平 衡网络可以适用于匹配由电压单元引起的寄生电容。这有利于平衡由每个单元 引起的电压。通过控制哪个单元工作可以采用电压单元调整电压脉冲。换句话说，可以 使一个或者多个电压单元不工作以在不影响产生电压脉冲能力的情况下改变 电压脉冲。同时，特定单元的失效不会阻止脉冲发生器产生脉冲。因此，本发 明的实施方式可以控制电压脉冲的幅值，电压脉冲的持续时间和宽度，电压脉 冲的上升和下降时间以及类似或者其任意组合。在如下的说明书中将对本发明的附加特征和优点进行阐述，并且部分可以 通过说明书显而易见，或者通过实施本发明而获得。通过在所附权利要求书中 所具体指出的方式和组合可以实现和获得本发明的特征和优点。通过如下的描 述和所附的权利要求书将使本发明的所述和其他特征更加显而易见，或者通过 实施以下描述的本发明了解本发明的这些和其他特征。
为了描述获得上述内容以及本发明其他优点和特征的方法，这里将通过参 照附图中所示的具体实施方式
对上述发明进行具体描述。应该理解这些附图仅
描述了本发明的典型实施方式，因此并非用于限定本发明的范围，通过采用附 图对本发明的附加特征和细节进行描述和说明，其中图1所示为采用触发管产生电压脉冲的Marx发生器实施例；图2所示为使用开关控制一系列电压单元的脉冲发生器实施例；图3A所示为一系列电压单元并示出用于串联连接电压单元中电容器的主开关和为充电电流提供返回通路的返回开关；图3B为脉冲发生器实施方式的更详细示图并示出各电压单元通过二极管串供电的充电电流通路以及向开关驱动提供辅助能量的二极管串；图4示出排列用于产生正电压脉冲的一系列电压单元的实施方式； 图5示出排列用于产生负电压脉冲的一系列电压单元的实施方式； 图6为可以产生正、负脉冲的脉冲发生器的实施方式； 图7示出包括排列用于对电压脉冲提供固定偏差(dro叩)控制的电压单元的脉冲发生器的另一实施方式。
具体实施方式
本发明涉及用于产生电压脉冲的系统和方法。本发明的实施方式可以控制 电压脉冲的幅值，电压脉冲的持续时间和宽度、电压脉冲的上升时间、电压脉 冲的下降时间及其他或者其组合。本发明的实施方式包括通常具有串联的电容器和开关的电压单元。一系列 电压单元中的第一和最后一个电压单元用于连接到负载。在大多数电压单元中 还包括返回开关。返回开关为通过二极管链或者二极管链电源线施加的充电电 流提供通路。其优势在于，返回开关可以不必采用传统脉冲发生器中通用的感 应器、电阻器和隔离型电源。同时，通过辅助二极管链对开关驱动施加能量， 从而消除了对于感应器、电阻器、隔离型电源以及其他需要向开关驱动提供辅 助功率的降压型电源的需要。此外，去除这些元件降低了与这里所述的系统和方法相关的接地寄生电容，这使得可以串联层叠更多的电压单元和部分。图2示出用于产生并向负载传输高压脉冲的脉冲发生器或者系统的实施 方式框图。具体地，系统200产生并向负载206传输高压脉冲。在系统200 中，开关电容器组202包括一个或者多个通常串联排列的电容器或者电压单元 210。电压单元210用于将传送给负载206的能量存储为电压脉冲。
电压单元210通常与通过开关驱动器204控制的开关212连接。通过控制 控制信号208，开关驱动器204打开/关闭开关212。开关212的状态决定电压 单元210充电还是通过负载206放电。在一实施方式中，减少了寄生电容的影 响从而可以串联连接更多的电压单元。由于可以串联连接更多电压单元，因此 可以使用较低鬼压源产生较大电压脉冲。此外，可以将该开关驱动器设定为较 低电压。因此，通常可以降低该脉冲发生器的成本和尺寸。在系统200的实施方式中，通过控制开关212的状态对电压单元进行并联 充电并使电压单元串联放电。系统200的一个优点在于在一个或者多个电压单 元210失效的情况下不会阻止该系统向负载206传输高压脉冲。可以设计系统 200传输正电压脉冲、传输负电压脉冲或者既可以传输正电压脉冲又可以传输 负电压脉冲(双极输出)。此外，采用控制信号208控制电压脉冲的持续时间、 电压脉冲的幅值、电压脉冲的上升时间以及其他或者任意组合。在一实施方式 中，该控制信号可以光学耦合到开关驱动器204。图3A示出用于存储高电压脉冲和/或向负载传输高电压脉冲的系统的实 施方式图。具体地，图3A示出一些串联连接的电压单元，但是熟悉本领域的 技术人员应该认识到，可以包括更多或者更少的电压单元。类似地设计并一起 操作各电压单元从而(i)并联或者独立于其他电压单元而对电容器进行充电 并且(ii)对电容器进行串联放电。例如，在该实施例中，电压单元362包括用于存储电荷的电容器366。同 时，电压单元374中的电容器378也用于存储电荷。在存储电荷时，开关364 和376 (以及其他电压单元中的类似开关)断开。因此，电容器366和378可 以并联或者独立充电。通过电源线388对电容器366和378充电，并由于开关364和376断开， 返回开关368和380接通从而为通过电源线388施加的充电电流提供返回通 路。如图3B所示，电源线388为二极管链并且通常包括一个或者多个隔离电 压单元的二极管。开关驱动370和382分别控制开关364和376的状态。开关 驱动372和384分别控制开关368和380的状态。控制线390用于控制开关 364、 376的状态以及返回开关368和380的状态。当开关364和376接通而返回开关368和380断开时，电容器366和378 串联连接并对负载392放电。换句话说，以串联形式连接并放电的电容器366 和378产生施加到负载392的高电压脉冲。关断开关364和376可以终止该脉 冲。因此，可以通过控制开关364和376而控制脉冲的持续时间。如果特定的 龟压单元失效，则电源线为在脉冲传输期间电流可跟随通路的实施例。换句话 说，失效的电压单元不会防止产生脉冲或者向负载392传输脉冲。
图3B示出高压脉冲发生器的实施方式。该实施方式包括三个电压单元， 但是如上所述，熟悉本领域的技术人员应该认识到，可以包括更多或者更少的 级。在该实施例中，电容器310、 314和318存储电荷。通过关断开关308、 312和316而存储电荷。
在对电容器310、 314和318充电时，返回开关332、 334和336处于接通 状态而主开关308、 312和316处于关断状态。通路326表示来自电源304的 对电容器318进行充电的电流通路。同时，电源304通过通路324传输电流以 对电容器314进行充电。在经过电容器314以后，通路324经由接头330经过 返回开关336。采用经过二极管320和返回开关334和336的相似通路对电容 器310充电。对电容器310充电的电流流经接头328然后通过返回开关334 和336。 二极管320和322将电源304与脉冲隔离并确保电流在放电期间流向 负载306。同时，所述二极管允许脉冲绕过任意失效的电压单元。
在电容器放电期间，采用分别施加给开关驱动338、 342和346的控制信 号接通开关308、 312和316。同时，将控制信号传输给开关驱动340、 344和 348以关断返回开关332、 334和336。当关断返回开关332、 334和336时， 放电电流不会流过返回开关，而是传输给负载306。如图3B所示，将接头330表示为感应器，而将接头328表示为导线或者 短路体。通常，在电压单元中所有接头都是相同的，但是为了描述本发明的附 加实施方式，在该实施例中示出了两种类型的接头。当接头为类似接头330 的感应器时，可能会延迟接通开关316和关断返回开关之间的时序。电感接头 330增加了脉冲上升沿的上升时间。
例如，当开关308、 312和316接通并且返回开关332、 334和336也接通 时，电流开始在类似接头330的电感接头中累积。在感应电动势累积后，返回 开关332、 334和336会关断。因此在关断开关308、 312和316和接通返回开 关332、 334和336时会存在延迟。然后，将存储在电感接头330中的能量添 加到从电容器310、 314和318中释放的能量中。电感接头330的感应能量与
电容器310、 314和318中存储的电容能量的结合会产生电压脉冲的更快上升 时间。但是熟悉本领域的技术人员应该认识到，电感接头并不需要引入接通开 关308、 312和316和关断返回开关332、 334和336之间的延迟。当脉冲发生器准备终止高电压脉冲时，通常关断开关308、 312和316。 通过接通返回开关332、 334和336可以改善高电压脉冲的下降时间。经过返 回开关打开通路会有助于对寄生电容和/或负载电容放电，这可以改善高电压 脉冲的下降时间。图4示出包括多个电压单元(也称之为级或者部分)的脉冲发生器的方框 图。图4所示的脉冲发生器的实施例产生正电压脉冲。图4示出采用通过开关 驱动448、 452、 456和460控制的主开关414、 416、 418和420以及通过开关 驱动446、 450、 454和458控制的返回开关438、 440、 442和444以如上所述 方式连接的电压单元474、 472、 470和468。在该实施例中，来自电源线404 的返回通路包括从充电电容器422、 424、 426和428连接到返回开关的电感接 头415、 417和419。图4还示出由电源466使用的辅助通路473，其用于向开关驱动446、448、 450、 452、 454、 456< 458和460 (446-460)提供能量。辅助通路473包括辅 助二极管476、 478、 480和482 (476-482)。该辅助二极管476- 482帮助隔 离电源466并有助于向负载402传输脉冲。包括所述辅助二极管476-482的辅助二极管链在该二极管链的各二极管上 都存在压降。因此，在二极管链中位于特定级的可用电压受到其中二极管正向 压降的影响。由辅助电源466提供的电压仅提供充分的电压来克服二极管的正 向压降和/或所述充电开关压降。如果包括大量的电压单元，则可以包括升压 (boost)电压源以提供足够的电压级。在一实施方式中，开关驱动或者开关446- 460可以是本领域中公知的任意 类型的固态开关。双极节型晶体管、场效应晶体管、IGBT (绝缘栅双极晶体 管)、达林顿双极晶体管、固态开关等均为这里可以采用的开关的实施例。每 个电压单元包括用于主开关的开关驱动和用于返回开关的开关驱动。例如，电 压单元468包括用于控制主开关414的开关驱动448。在该实施例中，通过开 关驱动448控制主开关414的栅。开关驱动446控制返回开关438的状态。通常由于在二极管链和开关中的前级二极管上分布压降而降低了连续开关驱动中开关驱动446- 460可用的电压。每个开关驱动或者由地驱动或者由上 一电压单元进行驱动。在一实施方式中，可以使用DC-DC转换器提供足够的 电压。在另一实施方式中，开关驱动与地光学耦合。通过二极管406、 408、 410和412以及返回开关对能量存储龟容器422、 424、 426和428进行充电。以该方式充电电容器可不必使用传统Marx发生器 中通用的感应器、电阻器或者隔离型电源。此外，还可以通过辅助通路473 中的二极管链提供驱动开关所需的能量，而不必采用感应器、电阻器或者隔离 型电源或者其他所需的降压型电源。开关可以通过诸如光纤耦合、变压器耦合 或者通过辅助功率二极管进行触发。包括二极管406、 408、 410和412的二极管链具有如下几个优点。首先， 二极管链在脉冲期间将每个电压单元或者电压级与其他电压单元或者级隔离。 该二极管链还可以在特定电压单元的开关无法接通或者存在延迟的情况提供 绕过该特定电压单元或者级的替代电流通路。该二极管链在即使电压单元存在 延迟或者失效的情况下仍然能够传输电压脉冲。图4还示出平衡网络430、 432、 434和436。每个平衡网络通常包括与电 阻器串联连接的电容器并且每个平衡网络帮助平衡接地的寄生电容。平衡网络 中的电容在电压脉冲的上升时间和下降时间期间逐部分等量分配电压。由于与 脉冲变压器的特定电压单元连接的接地寄生电容通常不同于和其他电压单元 连接的接地寄生电容，因此每个电压单元的电容和/或电阻均适用于匹配由该 电压单元"引起"的寄生电容。因此平衡网络430的电容可以不同于平衡网络 432、 434和436的电容。每个平衡网络中的电阻有助于降低寄生电感和/或寄 生电容的振铃(ringing)。电源462在负载402的高压端提供功率源。例如，如果负载402为脉冲管， 则电源462可以提供用于脉冲管的灯丝和加热器的能量。因此电源462在不需 附加设备的情况下即可在高压端提供功率源。图5示出脉冲发生器的另一实施方式。图5类似于图4所示的脉冲发生器， 二者存在的区别在于图5的脉冲发生器产生负电压脉冲而图4的脉冲发生器产 生正脉冲。配置充电二极管502、 504、 506、 508和510以及辅助二极管512、 514、 516和518以适合负功率源500和520。所述开关和返回开关也适用于负 电源。
图6示出具有双极输出的脉冲发生器的实施方式。换句话说，图6所示的 脉冲发生器600既可以产生正电压脉冲又可以产生负电压脉冲。通过将配置用 于产生正电压脉冲的电压单元与配置用于产生负电压脉冲的电压单元串联连 接而产生双极脉冲。在图6中，正鬼压单元618产生正型电压脉冲而负电压单元620产生负电 压脉冲。电压单元618与电压单元620串联连接。在该实施例中，用于在电压 单元618中用于对电容器充电的二极管链602通过接头606与电压单元620 的返回线开关链604连接。同样地，用于在电压单元620中对电容器充电的二 极管链610通过接头608与电压单元618的返回线开关链622连接。负电源辅 助二极管链614采用反向DC-DC电源612与正电源辅助二极管链616连接。 位于正电压单元618和负电压单元620中的所有电容器可以同时进行充电。图7示出包括固定偏差校正的脉冲发生器的实施方式。具体地，图7示出 用于负脉冲发生器的固定偏差校正。图7所示的脉冲发生器的实施方式包括如 前所述的多个电压单元714。在该实施例中，该电压单元714与不同于该电压 单元714的一系列单元702连接。在该实施例中，设计电压单元702使其以串联形式充电而以并联形式放 电。开关驱动708、 716、 718、 720和722控制开关706、 732、 734、 736和 738使得电容器704、 724、 726、 728、 730和740串联充电。同时，对电压单 元714的存储电容器并联充电。但是，设计电压单元702以提供固定偏差校正。当电压单元702中的开关接通时，电容器串联充电。在电压脉冲期间，对 电压单元702放电从而调整电压脉冲的形状。在一实施方式中，通过在电压单 元702中控制或者延迟所述电容器的放电而对整个脉冲进行偏差校正。在本发明的另一实施方式中，脉冲可以通过需要复位(reset)的核而驱动 脉冲变压器。包括一与充电开关的接地端串联连接的复位电源以对所述核提供 复位电流。这消除了对于核复位感应器的需求。在不脱离本发明精神和其实质特性的情况下，可以通过其他具体形式实施 本发明。某种程度上应该认识到，所述实施方式仅为示例性的而非限制性的。 因此，本发明的范围由所附权利要求限定而非由上述描述限定。所有落入权利 要求的内容和其等效范围内的变化均包括在本发明的范围内。
权利要求
1. 一种产生施加给负载的电压脉冲的脉冲发生器，包括 一个或者多个串联连接的电压单元，每个电压单元包括 电容器；与所述电容器串联连接的主开关，其中当所述主开关接通时，所述电容器 与所述一个或者多个电压单元中的其他电容器串联连接；以及返回开关，用于在所述主开关关断时，为对电容器充电的电流提供返回通路；与所述一个或者多个电压单元中的每一个连接的二极管链，其中通过所述 二极管链向所述电容器施加充电电流。
2. 根据权利要求1所述的脉冲发生器，其特征在于，每个电压单元还包 括用于控制所述主开关的第一开关驱动。
3. 根据权利要求2所述的脉冲发生器，其特征在于，每个电压单元还包 括用于控制所述返回开关的第二开关驱动。
4. 根据权利要求3所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括与每个电压 单元的第一开关驱动和第二开关驱动连接的第二二极管链。
5. 根据权利要求1所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括从所述电容 器到所述返回开关的电感接头。
6. 根据权利要求5所述的脉冲发生器，其特征在于，相对于所述主开关 的接通时间而对所述返回开关的关断时间的控制通过在所述电感接头中存储 感应能量而降低电压脉冲的上升时间。
7. 根据权利要求1所述的脉冲发生器，其特征在于，配置所述二极管链、 主开关和返回开关以产生负电压脉冲、正电压脉冲和双极电压脉冲其中之一。
8. 根据权利要求1所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括与所述返回 开关串联连接的复位电源，其中所述复位电源向所述负载提供复位电流。
9. 根据权利要求1所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括具有串联充 电的附加电容器的一个或者多个附加电压单元，其中附加开关控制附加电容器 的放电以调整所述电压脉冲的固定偏差。
10. 根据权利要求1所述的脉冲发生器，其特征在于，每个电压单元还包 括与所述主开关和所述电容器连接的平衡网络，该平衡网络具有用来匹配由所 述电压单元引起的寄生电容的容抗。
11. 一种用于产生施加到负载的电压脉冲的脉冲发生器，包括 第一电容器组，包括一个或者多个主开关；与该一个或者多个开关串联连接的一个或者多个电容器，使得每个开关后 面都连接有电容器；与所述第一 电容器组连接的二极管链电源，其中通过所述二极管链向所述 一个或者多个电容器提供充电电流；与所述第一电容器组连接的一个或者多个返回开关，其中在所述一个或者 多个返回开关接通时，该返回开关为充电电流提供返回通路；以及一个或者多个主开关驱动，用于接通所述一个或者多个主开关从而放电所 述一个或者多个电容器并且关断一个或者多个主开关从而充电所述一个或者 多个电容器。
12. 根据权利要求ll所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括一个或者 多个返回开关驱动，用于接通一个或者多个返回开关从而为充电电流提供返回 通路并且在一个或者多个主开关接通时关断一个或者多个返回开关驱动。
13. 根据权利要求12所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括辅助二极 管链电源，其用于向一个或者多个主开关驱动和一个或者多个返回开关驱动提 供能量。
14. 根据权利要求ll所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括将所述一 个或者多个返回开关连接到电容器组的一个或者多个连接器。
15. 根据权利要求14所述的脉冲发生器，其特征在于，所述一个或者多 个连接器为短路接头。
16. 根据权利要求14所述的脉冲发生器，其特征在于，所述一个或者多 个连接器为电感接头。
17. 根据权利要求16所述的脉冲发生器，其特征在于，相对于所述一个 或者多个主开关的接通时间而延迟所述一个或者多个返回开关的关断时间，从 而使得在所述电感接头中累积感应能量以减少所述电压脉冲的上升时间。
18. 根据权利要求17所述的脉冲发生器，其特征在于，在关断所述一个 或者多个主开关以前接通所述一个或者多个返回开关以减少所述电压脉冲的 下降时间。
19. 根据权利要求ll所述的脉冲发生器，其特征在于，还包括第二电容 器组，其中所述第二电容器组的一个或者多个主开关以及所述第二电容器组的 一个或者多个返回开关反相从而使得第二组电压单元传输负脉冲。
20. 根据权利要求ll所述的脉冲发生器，其特征在于，同时从电源对所 述第一电容器组的一个或者多个电容器以及所述第二电容器组的一个或者多 个电容器进行充电。
21. 根据权利要求20所述的脉冲发生器，其特征在于，所述二极管链与 一个或者多个和所述第二电容器组连接的返回开关连接，并且用于向所述第二 电容器组的一个或者多个电容器传输充电电流的第二二极管链与连接到所述 第一电容器组的一个或者多个返回开关连接。
22. 根据权利要求ll所述的脉冲发生器，其特征在于，第二辅助二极管 链通过反向DC/DC电源与第一辅助二极管链连接。
23. —种与其他电压单元串联连接以形成产生电压脉冲的脉冲发生器的电 压单元，该电压单元包括配置用于与另一电压单元的电容器串联连接的主开关； 与所述主开关串联连接的电容器，并且配置该电容器与不同电压单元的主开关串联连接；配置用于接通和关断所述主开关的主开关驱动； 配置用于与其他电压单元的返回开关串联连接的返回开关； 配置用于接通和关断所述返回开关的返回开关驱动；以及 位于所述电容器和返回开关之间的接头，其中所述接头为用于对所述电容器充电的充电电流提供通路。
24. 根据权利要求23所述的电压单元，其特征在于，位于所述电容器和 返回开关之间的接头为短路接头。
25. 根据权利要求23所述的电压单元，其特征在于，位于所述电容器和 返回开关之间的接头为电感接头。
26. 根据权利要求23所述的电压单元，其特征在于，所述主开关为场效 应晶体管、双极节型晶体管、绝缘栅双极晶体管其中之一，并且所述返回开关 为与主开关同一类型的开关。
27. 根据权利要求23所述的电压单元，其特征在于，还包括与所述主开 关和电容器连接的二极管，其中通过所述二极管接收充电电流并对电容器进行 充电。
28. 根据权利要求23所述的电压单元，其特征在于，还包括跨接在所述 主开关和电容器之间的平衡网络。
29. 根据权利要求28所述的电压单元，其特征在于，所述平衡网络包括 与电阻串联连接的平衡电容器，配置所述平衡电容器用于匹配由所述电压单元 引起的寄生电容以及选择用于降低电压脉冲中的振铃的电阻。
30. 根据权利要求23所述的电压单元，其特征在于，通过主开关驱动和 返回开关驱动接收控制信号，所述控制信号控制所述主开关接通和关断并且控 制所述返回开关接通和关断。
31. 根据权利要求30所述的电压单元，其特征在于，通过在所述主开关 接通延迟一定时间后关断所述返回开关而控制电压脉冲的上升时间，使得在位 于所述电容器和返回开关之间的接头中累积感应能量，其中所述感应能量用于 在返回开关关断时增加所述电压脉冲的上升时间。
32. 根据权利要求30所述的电压单元，其特征在于，在电压脉冲结束时 接通所述返回开关从而对负载的寄生电容放电并提高所述电压脉冲的下降时 间。
33. 根据权利要求13所述的电压单元，其特征在于，所述电压单元与其 他电压单元连接，并且使所述电压单元不工作从而降低所述电压脉冲的幅值。
全文摘要
本发明公开了一种用于产生高压脉冲的系统和方法。连接一系列的电压单元从而可以通过并联方式对充电电容器进行充电并且以串联方式使其放电。每个单元包括主开关和返回开关。当主开关接通时，该单元中的电容器串联连接并放电。当主开关关断且返回开关接通时，电容器并联充电。一个或者多个单元可以不工作而不阻止产生脉冲。可以通过电压单元控制幅值、持续时间、上升时间和下降时间。每个电压单元还包括平衡网络以匹配由每个电压单元引起的寄生电容。
文档编号H02M3/07GK101124714SQ200580014096
公开日2008年2月13日 申请日期2005年5月4日 优先权日2004年5月4日
发明者理查德·L·卡斯尔 申请人:斯坦格尼斯工业公司