专利名称：基于光导开关的参数可调高压纳秒电脉冲产生器的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种基于光导开关的参数可调高压纳秒电脉冲产生器。
背景技术：
高压纳秒电脉冲产生器可以按输出电压高低、脉冲宽度长短、重复频率范围和开光种类进行分类。大多数电脉冲产生器输出电压低于5kV，导致作用于负载的电场低而在负载上呈现较弱的电磁效应。一般电脉冲产生器输出的脉冲宽度在数百纳秒以上以致达到微秒，达不到理想的天线辐射效果或者出现不了医疗、农林等领域所需要的细胞内处理效应。从重复频率来看，为了满足军事的需要，通常脉冲重复频率很高(10kHz)，没有手动档； 高重复频率容易导致细胞过热死亡，没有出现期望的肿瘤细胞凋亡响应或者没有农林领域期望的促生长因子的出现.火花隙开关耐压高，产生的脉冲宽度小，但是由于金属电极的烧蚀而开关寿命短，同时体积庞大。串并联MOSFET和IGBT开关保护电路复杂，易于烧毁， 寿命短。基于半导体断开开关和磁饱和变压器的脉冲产生器的磁饱和材料处于试制阶段， 不成熟，而且价格高昂。有鉴于此，本高压纳秒电脉冲产生器利用光导开关产生电压高达5-10千伏、脉冲宽度在数百皮秒到数百纳秒之间和具有一定重复频率的电脉冲。本电脉冲产生器的光导开关具有静态耐压高、体积小、寿命长和价格低等特征。脉冲激光二极管代替较为庞大的激光器产生激光，将激光光能和电容储能配合，致力于电脉冲参数的可调节性和光导开关的高利用率，可用于军事、医疗、农林等领域，为国防安全和人类的健康服务。
实用新型内容本实用新型的发明目的在于针对上述存在的问题，提供一种基于光导开关的参数可调高压纳秒电脉冲产生器，该发明创造包含核心器件光导开关。如图1所示，首先系列大小电容器的储能与可调节的激光能量配合，使光导开关导通良好，获得不同幅值和不同脉冲宽度的高压纳秒电脉冲。激光二极管的光功率依次为50、75、150和200W，记为P1、 P2、P3、P4四档。闭合S1、S2、S3、S4四个开关之中的一个，对应电容(耐压20 kV)为30、 45、90和120PF对应，图中为C1、C2、C3和C4档。这样光导开关的能量和储能电容的组合为(PI, Cl)、(P2, C2)、(P3, C3)和(P4, C4)。一般地，高压纳秒产生器中的储能电容为单个 Blumlein传输线的电容，面积大，电容不易调节变化。脉冲激光二极管代替了体积庞大、维护困难的激光器。脉冲二极管电路体积小、维护方便，激光功率可以调节驱动电流和脉冲宽度实现。该电脉冲产生器体积较YAG激光器触发的电脉冲产生器体积减小了一半以上，增加携带的便利性。脉冲幅度、脉冲宽度和重复频率可以调节，增加了负载的种类。一般地，将高压纳秒电脉冲馈入军用的超宽带天线。该发明除了作超宽带天线的激励源外，产生的电脉冲可直接作用于医疗上的肿瘤细胞或者组织，增加肿瘤细胞的凋亡百分比，也可作用于农林领域的孢子悬液、无土培养的植物和蘑菇生长的圆木，提高菌类和农作物的产量。[0007]新的位置关系高压纳秒电脉冲产生器构成光电延时器子系统、脉冲二极管光功率调节子系统、 高压充电电源、电容储能子系统与光导开关放电子系统和负载应用子系统。光电延时器子系统由重复频率控制(含单次触发)按钮、555定时器、延时调节按钮、电信号放大电路组成，分别为小型化高压充电电源提供延时的充电信号和为脉冲发光二极管驱动电路提供触发信号。高压充电电源子系统由自耦变压器、整流电路、IRF460开关管、回扫变压器组成。 回扫变压器的储存磁能在开关管断开时转化为电容器储存的电能。脉冲二极管光功率调节子系统由调整电路(电流和脉冲宽度调节)、脉冲二极管驱动电路和脉冲二极管(波长大于870纳米，小于1730纳米)组成，用于提供脉冲宽度、脉冲光功率可调节的激光。电容储能装置与光导开关放电装置由开关和储能电容的系列组合(S1、C1、. . . S4、 C4)、高压硅堆和核心器件光导开关组成，实现储能和基于光导开关的放电。输出脉冲可以馈入到超宽带天线；可以输送到肿瘤的细胞悬液或者组织；作用于农林领域的孢子悬液和草本植物悬液。相互连接关系如图1所示，来自控光信号的TTL电平控制脉冲二极管光功率调节子系统，产生光能可调的光脉冲；小型化高压充电电源通过高压硅堆给不同的电容储能；光能和对应的电能匹配使光导开关充分导通，实现电容器的充分放电。综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是该发明具有如下一些技术效果1、提高光导开关的寿命光导开关的充分导通和电容器的充分放电降低了光导开关光照后的剩余电场，光导开关无光时不会由于GaAs的负微分效应而导致二次导通，降低了光导开关的热击穿几率，从而将GaAs光导开关的寿命从数十次提高到数百万次。2、调节了电脉冲的系列参数为了得到特定负载的最佳响应，需要对电脉冲的脉冲宽度进行较宽范围的调节。 电脉冲幅度在5-10kV，脉冲宽度为数百皮秒(ps)到数百纳秒(ns)内调节。脉冲频率有单次输出到数十赫兹(Hz)可调输出。3、大大地减小了激光装置的体积脉冲激光二极管系统代替了体积庞大的YAG激光器，减小了电脉冲产生器的体积，便于电脉冲产生器的携带，也大大地降低了其成本和运营中的维护价格。4、激励多种类的负载电脉冲宽度的大范围可调节性，为该脉冲产生器在农林领域的应用打下了坚实的基础。植物细胞和孢子细胞与哺乳动物细胞差异较大，可以用脉冲宽度较小的脉冲去刺激农作物和食用菌类的生长；用脉冲宽度较长、电场幅度大的脉冲促进动物肿瘤细胞的死亡 (凋亡和坏死)。
[0026]图1是本实用新型技术方案示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型作详细的说明。为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图1所示，来自控光信号的TTL电平控制脉冲二极管光功率调节子系统，产生光能可调的光脉冲；小型化高压充电电源通过高压硅堆给不同的电容储能；光能和对应的电能匹配使光导开关充分导通，实现电容器的充分放电。整个流程光电延时器发出两路触发信号，一路称为充电信号，另一路TTL信号称为控光信号。充电信号和控光信号设置适当的延迟，使得光导开关处于暗电阻状态下的耐压时间很短，达到数个微秒，避免热效应导致光导开关的热击穿。充电信号给小型化高压充电电源充电，进而让储能电容(C1、C2、C3、C4)储存不同的电能供光导开关释放到负载。控光信号启动脉冲二极管发光电路，通过调整驱动电路的电流和脉宽，从而改变脉冲二极管的输出光能。光导开关受到不同激光功率的作用，将储存在与激光功率对应的储能电容中的电能释放给负载，形成脉冲宽度可调的高压纳秒脉冲，提供给各种负载(军用的超宽带天线、医用的肿瘤细胞和组织以及农林领域的孢子悬液和草本植物悬液)。高压纳秒电脉冲产生器的电压幅度还可以通过调节初级电源的输入电压而调节以最大限度地提高光导开关寿命。脉冲的重复频率由光电延时器控制，控制肿瘤细胞的温度升高，研究细胞的电脉冲内处理效应，促使肿瘤细胞的凋亡以及促进植物细胞和孢子细胞的生长效应。由于脉冲激光二极管系统代替了 YAG激光系统，整个激光系统体积小，光能可灵活调节，从而降低了整个电脉冲产生器的体积、重量和成本。保持脉冲激光二极管驱动电路的脉宽不变，改变调整电路的驱动电流，从而改变脉冲二极管的功率；保持电路的驱动电流不变，调整脉宽从而调整输出光能的大小。由于激光部分的光能和电容器的储能配合，GaAs光导开关在放电后的电场小于 3.4kV/cm(低于GaAs的负微分阈值电场)，延长了光导开关寿命，提高了光导开关的利用率。由于负载的可变性和多样性，决定了输出高压纳秒电脉冲的幅度、脉冲宽度和重复频率应该具有可调节性，本高压纳秒电脉冲产生器实现了大范围参数可调的目标，从而可将不同要求的脉冲作用于不同的负载。将超宽带电脉冲信号馈入军用超宽带天线，可以组成天线阵列，提高天线阵列的轴线能量密度，制作冲击雷达发射机，配合接受的反射信号装置，捕捉隐身飞行物。可将强电场、脉冲宽度较长的电脉冲作用于肿瘤细胞或者组织，促进它们的凋亡，减小肿瘤治疗的副作用。将弱电场、短脉冲宽度的电脉冲作用植物细胞和孢子细胞，刺激它们的生长，提高农作物和食用菌的产量。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.基于光导开关的参数可调高压纳秒电脉冲产生器，其特征在于该高压纳秒电脉冲产生器包括光电延时器子系统、脉冲二极管光功率调节子系统、高压充电电源子系统、电容储能子系统与光导开关放电子系统和负载应用子系统，其中所述脉冲二极管光功率调节子系统中的激光脉冲二极管与所述电容储能子系统中的核心器件光导开关相连接。
2.根据权利要求1所述的基于光导开关的参数可调高压纳秒电脉冲产生器，其特征在于所述光电延时器子系统由重复频率控制按钮、555定时器、延时调节按钮、电信号放大电路组成，用于分别为小型化高压充电电源提供延时的充电信号和为脉冲发光二极管驱动电路提供触发信号。
3.根据权利要求1所述的基于光导开关的参数可调高压纳秒电脉冲产生器，其特征在于所述高压充电电源子系统由自耦变压器、整流电路、IRF460开关管、回扫变压器组成；其中所述回扫变压器用于将其储存磁能在开关管断开时转化为电容器储存的电能。
4.根据权利要求1所述的基于光导开关的参数可调高压纳秒电脉冲产生器，其特征在于所述脉冲二极管光功率调节子系统由调整电路、脉冲二极管驱动电路和前述激光脉冲二极管组成，用于提供脉冲宽度、脉冲光功率可调节的激光。
5.根据权利要求1所述的基于光导开关的参数可调高压纳秒电脉冲产生器，其特征在于所述电容储能子系统包括电容储能装置与光导开关放电装置，所述电容储能装置与光导开关放电装置由开关和储能电容的系列组合、高压硅堆和核心器件光导开关组成，用于实现储能和基于光导开关的放电。
专利摘要本实用新型公开了一种基于光导开关的参数可调高压纳秒电脉冲产生器，其特征在于该高压纳秒电脉冲产生器包括光电延时器子系统、脉冲二极管光功率调节子系统、高压充电电源子系统、电容储能子系统与光导开关放电子系统和负载应用子系统，其中所述脉冲二极管光功率通过调节子系统中的激光脉冲二极管与所述电容储能子系统中的核心器件光导开关相连接。本实用新型有益效果是提高光导开关的寿命光导开关的充分导通和电容器的充分放电降低了光导开关光照后的剩余电场，光导开关无光时不会由于GaAs的负微分效应而导致二次导通，降低了光导开关的热击穿几率，从而将GaAs光导开关的寿命从数十次提高到数百万次。
文档编号H03K3/011GK202127386SQ20112021395
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者吴明和 申请人:吴明和