CN106291014B - 一种高压脉冲发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压脉冲发生器，属于高压脉冲发生器设计技术领域。本发明的高压脉冲发生器包括一根二次导体，二次导体上穿设有N个盘状体，N至少为2，盘状体中设置有变压器原边导体，盘状体中心设有开口，原边导体穿过所述开口。本发明整体采用多级串并联的形式，通过二次导体上穿设N个设置有变压器原边导体的盘状体实现了变压器原边并联以及副边串联，实现了原边充电低压，副边输出高压脉冲，解决了目前高压脉冲发生器主回路需要充电高压而存在高压绝缘隐患及高压串扰及通讯干扰的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压脉冲发生器，属于高压脉冲发生器设计技术领域。
背景技术
现有的纳秒级高压脉冲发生器装置均采用主回路充电高压，通过控制高压开关放电来实现负载端高压脉冲的输出，且高压开关多为气体开关。该方式中要用到大量的高压器件，因此存在高压绝缘隐患及高压串扰及通讯干扰等隐患，且受限于高压开关器件，电压等级及波形输出的稳定性受到影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压脉冲发生器，以解决目前高压脉冲发生器主回路需要充电高压而存在高压绝缘隐患及高压串扰及通讯干扰的问题。
本发明为解决上述技术问题提供了一种高压脉冲发生器，所述的高压脉冲发生器包括一根二次导体，二次导体上穿设有N个盘状体，N至少为2，盘状体中设置变压器原边导体，盘状体中心设有开口，变压器原边导体穿过所述开口，所述变压器原边导体连接有相应的原边电路，用于为变压器原边导体提供相应的电压。
所述盘状体包括上、下端面、外侧面和孔壁面，所述盘状体的上、下端面和孔壁面均覆盖有导电的金属层。
所述的盘状体的外侧面开设有槽，槽的上、下侧面上设置有用于压接PCB板进行导电接触的弹片，所述PCB板上焊接有相应的原边电路。
所述PCB板的形状和大小与盘状体外侧面开槽的形状和大小相适配，PCB板与盘状体外侧面弹片相接处的地方镀有导电的金属层。
所述N个盘状体层叠设置，相邻盘状体之间设置有绝缘板。
所述二次导体采用高压电缆，所述高压电缆外侧包裹有一层绝缘套管。
所述盘状体采用铁基纳米晶材料。
所述的原边电路包括M路并联的MOS管回路，每路MOS管回路包括MOS管、防反向电路、储能电容及MOS管驱动部分，均集成在PCB板上，充电的外加电源在PCB板外部。
所述高压电缆的耐压等级至少为输出脉冲高压的2倍。
本发明的有益效果是:本发明的高压脉冲发生器包括一根二次导体，二次导体上穿设有N个盘状体，N至少为2，盘状体中设置有变压器原边导体，盘状体中心设有开口，原边导体穿过所述开口。本发明整体采用多级串并联的形式，通过二次导体上穿设N个设置有变压器原边导体的盘状体实现了变压器原边并联以及副边串联，实现了原边充电低压，副边输出高压脉冲，解决了目前高压脉冲发生器主回路需要充电高压而存在高压绝缘隐患及高压串扰及通讯干扰的问题。
附图说明
图1是本发明高压脉冲发生器的电路原理图；
图2-a是本发明高压脉冲发生器的截面图；
图2-b是本发明高压脉冲发生器正视图；
图2-c是本发明高压脉冲发生器的立体图；
图2-d是本发明高压脉冲发生器的俯视图；
图3是本发明高压脉冲发生器中盘状体的结构示意图；
图4是变压器原边导体对应的原边电路的PCB布局图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
实施例一
本实施例中的高压脉冲发生器包括一根二次导体，二次导体上穿设有N个盘状体，N至少为2，盘状体中设置有变压器原边导体，盘状体中心设有开口，原边导体穿过所述开口，变压器原边导体原边上连接有相应的原边电路，N个盘状体通过二次导体穿设实现了N个变压器副边串接，原边电路采用MOS管回路及与之配套的驱动作为开关器件，通过储能电容连接到变压器的原边导体，该MOS管回路包括一个防反向电路和一个储能电容，每个变压器原边导体可连接若干路并联的MOS管回路，每个MOS管在使用时均加有RCD吸收回路。如图1所示，本实施例中高压脉冲发生器由30个设置有变压器原边导体的盘状体及相应的30级原边回路构成，Q1-Q30为30级回路中每一级的MOS管，实际上每一个代表了8路并联的MOS管；C1-C30为30级回路中的储能电容，每一个都代表了单级板子上的8路储能电容，由C31-C60和D1-D30构成每一级相应的防反向回路，另外在每路MOS管实际使用时均加有RCD吸收回路，确保MOS管的可靠稳定，T1-T30为30级变压器原边导体，变压器原边导体并联，R为负载，通过二次导体直接贯穿30级变压器副边，使30级变压器副边串联，当原边储能电容充电为V1时，负载端形成电压为30*V1的高压脉冲。MOS管、防反电路、储能电容及MOS管驱动部分，集成在PCB板上，充电的外加电源在PCB板外部。
本实施例中二次导体采用高压电缆，高压电缆的耐压等级超过输出脉冲高压的至少2倍，且直径适当，不能太细，以免直径太细会造成副边电感过大造成输出波形畸变，高压电缆的外侧包裹有一层绝缘套管。
为了使高压脉冲发生器的结构更加紧凑，N个盘状体采用层叠设置，相邻盘状体之间设置有绝缘板4，具体的结构如图2-a所示，高压电缆1及其外侧包裹的绝缘套管2通过支撑坐3，支撑坐3是一层一层设置的，用来固定每一层的绝缘板和变压器原边导体5，绝缘套管2和支撑坐3均采用F881纯环氧板绝缘材料，以提高变压器副边耐压等级。
实施例二
本实施例是在实施例一的基础进一步公开了盘状体的具体结构，如图3所示，该盘状体包括上端面6、下端面、外侧面8和孔壁面7，盘状体的上端面6、下端面和孔壁面7均覆盖有导电的金属层，盘状体的外侧面8沿周向开设有槽，槽的上、下侧面上设置有用于压接相应PCB板进行导电接触的弹片9，PCB上焊接有变压器原边电路，PCB板的形状与大小与盘状体外侧面开槽的形状和大小相匹配，PCB板采用半圆环形，与变压器尺寸相匹配，中心圆环内侧上下为连接变压器原边导体，上下部分均镀有导电良好的金属层，分别与盘状体外侧面上设置的弹片接触，实现变压器原边导体与对应的原边电路之间的连接。本实施例中每个变压器原边导体对应的原边电路包括8路并联的MOS管回路，8路MOS管回路在半圆形的PCB板上成扇形分布，如图4所示，若原边电路采用16路并联的MOS管回路，则需要两个半圆形的PCB板，每个半圆形的PCB板上焊接8路并联的MOS管回路。
上述描述只是用来帮助理解本发明的核心思想，对于本领域普通技术人员，依据本发明的指导思想，设计出的各种变形模型、参数修改(如：增减单个电路板上MOS管或其他半导体器件的数量、改变单个电路板上元器件的摆放及电路板的外型、增减变压器串并联的级数、改变变压器的外型、电路板与变压器连接采用这种压接形式)，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种高压脉冲发生器，其特征在于，所述的高压脉冲发生器包括一根二次导体，二次导体上穿设有N个盘状体，N至少为2，盘状体中设置变压器原边导体，盘状体中心设有开口，变压器原边导体穿过所述开口，所述变压器原边导体连接有相应的原边电路，用于为变压器原边导体提供相应的电压。
2.根据权利要求1所述的高压脉冲发生器，其特征在于，所述盘状体包括上、下端面、外侧面和孔壁面，所述盘状体的上、下端面和孔壁面均覆盖有导电的金属层。
3.根据权利要求2所述的高压脉冲发生器，其特征在于，所述的盘状体的外侧面开设有槽，槽的上、下侧面上设置有用于压接PCB板进行导电接触的弹片，所述PCB板上焊接有相应的原边电路。
4.根据权利要求3所述的高压脉冲发生器，其特征在于，所述PCB板的形状和大小与盘状体外侧面开槽的形状和大小相适配，PCB板与盘状体外侧面弹片相接处的地方镀有导电的金属层。
5.根据权利要求1所述的高压脉冲发生器，其特征在于，所述N个盘状体层叠设置，相邻盘状体之间设置有绝缘板。
6.根据权利要求1所述的高压脉冲发生器，其特征在于，所述二次导体采用高压电缆，所述高压电缆外侧包裹有一层绝缘套管。
7.根据权利要求1所述的高压脉冲发生器，其特征在于，所述盘状体采用铁基纳米晶材料。
8.根据权利要求1所述的高压脉冲发生器，其特征在于，所述的原边电路包括M路并联的MOS管回路，每路MOS管回路包括MOS管、防反向电路、储能电容及MOS管驱动部分，均集成在PCB板上，充电的外加电源在PCB板外部。
9.根据权利要求6所述的高压脉冲发生器，其特征在于，所述高压电缆的耐压等级至少为输出脉冲高压的2倍。
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