CN114520604B - 带有直流偏置的高压脉冲源 - Google Patents

带有直流偏置的高压脉冲源 Download PDF

Info

Publication number
CN114520604B
CN114520604B CN202210216820.9A CN202210216820A CN114520604B CN 114520604 B CN114520604 B CN 114520604B CN 202210216820 A CN202210216820 A CN 202210216820A CN 114520604 B CN114520604 B CN 114520604B
Authority
CN
China
Prior art keywords
diode
voltage
cathode
capacitor
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210216820.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114520604A (zh
Inventor
董守龙
姚陈果
余亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN202210216820.9A priority Critical patent/CN114520604B/zh
Publication of CN114520604A publication Critical patent/CN114520604A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114520604B publication Critical patent/CN114520604B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M11/00—Power conversion systems not covered by the preceding groups
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
    • H03K3/57—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback the switching device being a semiconductor device
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明公开带有直流偏置的高压脉冲源，放电过程为：开关管S1、…、开关管Sn在t1‑t2时刻导通，电容C1、电容C2、…、电容Cn串联向负载电阻RL放电，脉冲的脉宽为t2‑t1；负载RL上的电压VRL＝VC1+VC2+VC3+…+VCn；VCn为电容Cn的电压；开关管S1、…、开关管Sn、二极管D1、…、二极管Dn在t2‑t3时刻关断，开关管S0、二极管D0、二极管D1’、…、二极管Dn’在t2‑t3时刻导通，低压电源VL向负载电阻RL放电。本发明可以输出直流偏置型高压脉冲电场，从而为不可逆电穿孔联合电解效应治疗肿瘤提供了一种脉冲形成电路。本发明可以输出高压脉冲电场，同时还可以输出低压的直流偏置电压，持续为负载提供低压直流。

Description

带有直流偏置的高压脉冲源
技术领域
本发明涉及脉冲领域，具体是带有直流偏置的高压脉冲源。
背景技术
脉冲电场不可逆电穿孔技术在临床肿瘤微创治疗中取得了卓越的成效，其具有非热、选择性、可控等优势，其主要的作用机理是采用高压脉冲诱导细胞膜发生不可逆电穿孔，从而导致细胞坏死和凋亡，达到治疗肿瘤的目的。但是目前脉冲电场不可逆电穿孔的消融区域有限，一般适合用于3cm以内的肿瘤治疗。因此采用一定技术扩大其消融疗效迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是提供带有直流偏置的高压脉冲源，电路拓扑如下所示：
记高压电源VH正极所在一端为A，负极所在一端为B，低压电源VL正极所在一端为E，负极所在一端为F；
高压电源VH的A端连接二极管D1的阳极；二极管D1的阴极串联电容C1后连接二极管D0的阴极；二极管D0的阳极接地；
二极管D1的阴极连接开关管S1的漏极；开关管S1的栅极悬空；开关管S1的源极连接二极管D1’的阴极；
二极管D1的阴极连接二极管D2的阳极；
二极管Di的阳极连接二极管Di-1的阴极，二极管Di的阴极连接二极管Di+1的阳极；i＝2,3，…，n；n为正整数；
二极管Di的阴极串联电容Ci后连接二极管Di’的阳极；二极管Di’的阳极连接二极管Di-1’的阴极；二极管Di’的阴极连接二极管Di+1’的阳极；
二极管Di的阴极连接开关管Si的漏极；开关管Si的栅极悬空；开关管Si的源极连接二极管Di’的阴极；
二极管Dn’的阴极串联负载电阻RL后接地；
开关管Sn的源极串联负载电阻RL后接地；
低压电源的E端连接开关管S0的漏极；开关管S0的栅极悬空；开关管S0的源极连接二极管D0的阴极；
低压电源的F端接地。
进一步，所述开关管包括MOSFET开关管。
进一步，高压脉冲源充电时，二极管D0、二极管D1、…、二极管Dn、二极管D1’、…、二极管Dn’导通，高压直流电源VH通过二极管向电容C1、电容C2、…、电容Cn并联充电。
进一步，高压脉冲源放电过程如下：
开关管S1、…、开关管Sn在t1-t2时刻导通，电容C1、电容C2、…、电容Cn串联向负载电阻RL放电，脉冲的脉宽为t2-t1；负载RL上的电压VRL＝VC1+VC2+VC3+…+VCn；VCn为电容Cn的电压；
开关管S1、…、开关管Sn、二极管D1、…、二极管Dn在t2-t3时刻关断，开关管S0、二极管D0、二极管D1’、…、二极管Dn’在t2-t3时刻导通，低压电源VL向负载电阻RL放电。
进一步，重复高压脉冲源放电过程，从而在负载RL上形成带有直流偏置电压的高压脉冲。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明提出了一种带有直流偏置的高压脉冲发生电路，可以输出直流偏置型高压脉冲电场，从而为不可逆电穿孔联合电解效应治疗肿瘤提供了一种脉冲形成电路。本发明可以输出高压脉冲电场，同时还可以输出低压的直流偏置电压，持续为负载提供低压直流。本发明应用在肿瘤组织时，可以引起细胞电解，导致细胞死亡。
附图说明
图1为主电路拓扑结构；
图2为带有四级高压模块的脉冲电路拓扑；
图3为高压脉冲电路充电回路；
图4为高压脉冲放电回路；
图5为直流偏置电路放电回路；
图6为脉冲源控制时序及输出波形示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
参见图1至图6，带有直流偏置的高压脉冲源，电路拓扑如下所示：
记高压电源VH正极所在一端为A，负极所在一端为B，低压电源VL正极所在一端为E，负极所在一端为F；
高压电源VH的A端连接二极管D1的阳极；二极管D1的阴极串联电容C1后连接二极管D0的阴极；二极管D0的阳极接地；
二极管D1的阴极连接开关管S1的漏极；开关管S1的栅极悬空；开关管S1的源极连接二极管D1’的阴极；
二极管D1的阴极连接二极管D2的阳极；
二极管Di的阳极连接二极管Di-1的阴极，二极管Di的阴极连接二极管Di+1的阳极；i＝2,3，…，n；n为正整数；
二极管Di的阴极串联电容Ci后连接二极管Di’的阳极；二极管Di’的阳极连接二极管Di-1’的阴极；二极管Di’的阴极连接二极管Di+1’的阳极；
二极管Di的阴极连接开关管Si的漏极；开关管Si的栅极悬空；开关管Si的源极连接二极管Di’的阴极；
二极管Dn’的阴极串联负载电阻RL后接地；
开关管Sn的源极串联负载电阻RL后接地；
低压电源的E端连接开关管S0的漏极；开关管S0的栅极悬空；开关管S0的源极连接二极管D0的阴极；
低压电源的F端接地。
所述开关管包括MOSFET开关管。
高压脉冲源充电时，二极管D0、二极管D1、…、二极管Dn、二极管D1’、…、二极管Dn’导通，高压直流电源VH通过二极管向电容C1、电容C2、…、电容Cn并联充电。
高压脉冲源放电过程如下：
开关管S1、…、开关管Sn在t1-t2时刻导通，电容C1、电容C2、…、电容Cn串联向负载电阻RL放电，脉冲的脉宽为t2-t1；负载RL上的电压VRL＝VC1+VC2+VC3+…+VCn；VCn为电容Cn的电压；
开关管S1、…、开关管Sn、二极管D1、…、二极管Dn在t2-t3时刻关断，开关管S0、二极管D0、二极管D1’、…、二极管Dn’在t2-t3时刻导通，低压电源VL向负载电阻RL放电。
重复高压脉冲源放电过程，从而在负载RL上形成带有直流偏置电压的高压脉冲。
实施例2：
带有直流偏置的高压脉冲源，电路拓扑如图2所示，描述其工作过程。
图3、图4、图5和图6为该直流偏置型高压脉冲发生电路的工作模式和控制方法。该电路主要包括2种工作模式，A充电模式，B放电模式。
A充电模式
在0-t1时刻，S0和Si(i＝1,2,3,4)断开，电路处于充电模式，高压直流电源VH通过二极管向电容Ci(i＝1,2,3,4)并联充电，每个电容充电后的电压为VH。
B放电模式
在t1-t2时刻，Si(i＝1,2,3,4)导通，电路处于放电模式，各个电容Ci(i＝1,2,3,4)串联向负载电阻RL放电，放电回路如图4红色虚线所示。此时负载RL上的电压为4个电容电压的和VRL＝4VH＝VC1+VC2+VC3+VC4。脉冲的脉宽为t2-t1。当然，可以控制不同开关的导通，实现输出不同电流幅值的电流脉冲。通过控制开关的导通频率，可以实现不同频率的脉冲。
在t2-t3时刻，S0导通，Si(i＝1,2,3,4)断开，此时VL将通过开关S0和Di’(i＝1,2,3,4)向负载电阻放电，负载电阻电压为VL，持续时间一直到下次高压脉冲放电，由此在负载RL上形成持续的直流偏置电压。
最后以此循环，可以实现在负载电阻上形成带有直流偏置电压的高压脉冲。
综合附图1-附图6，本发明提出的带有直流偏置电压的高压脉冲发生电路，可以实现输出带有偏置的高压脉冲波形。

Claims (5)

1.带有直流偏置的高压脉冲源，其特征在于，电路拓扑如下所示：
记高压电源VH正极所在一端为A，负极所在一端为B，低压电源VL正极所在一端为E，负极所在一端为F；
高压电源VH的A端连接二极管D1的阳极；二极管D1的阴极串联电容C1后连接二极管D0的阴极；二极管D0的阳极接地；
二极管D1的阴极连接开关管S1的漏极；开关管S1的栅极悬空；开关管S1的源极连接二极管D1’的阴极；
二极管D1的阴极连接二极管D2的阳极；
二极管Di的阳极连接二极管Di-1的阴极，二极管Di的阴极连接二极管Di+1的阳极；i＝2,3，…，n；n为正整数；
二极管Di的阴极串联电容Ci后连接二极管Di’的阳极；二极管Di’的阳极连接二极管Di-1’的阴极；二极管Di’的阴极连接二极管Di+1’的阳极；
二极管Di的阴极连接开关管Si的漏极；开关管Si的栅极悬空；开关管Si的源极连接二极管Di’的阴极；
二极管Dn’的阴极串联负载电阻RL后接地；
开关管Sn的源极串联负载电阻RL后接地；
低压电源的E端连接开关管S0的漏极；开关管S0的栅极悬空；开关管S0的源极连接二极管D0的阴极；
低压电源的F端接地。
2.根据权利要求1所述的带有直流偏置的高压脉冲源，其特征在于：所述开关管包括MOSFET开关管。
3.根据权利要求1所述的带有直流偏置的高压脉冲源，其特征在于：高压脉冲源充电时，二极管D0、二极管D1、…、二极管Dn、二极管D1’、…、二极管Dn’导通，高压直流电源VH通过二极管向电容C1、电容C2、…、电容Cn并联充电。
4.根据权利要求1所述的带有直流偏置的高压脉冲源，其特征在于：高压脉冲源放电过程如下：
开关管S1、…、开关管Sn在t1-t2时刻导通，电容C1、电容C2、…、电容Cn串联向负载电阻RL放电，脉冲的脉宽为t2-t1；负载RL上的电压VRL＝VC1+VC2+VC3+…+VCn；VCn为电容Cn的电压；
开关管S1、…、开关管Sn、二极管D1、…、二极管Dn在t2-t3时刻关断，开关管S0、二极管D0、二极管D1’、…、二极管Dn’在t2-t3时刻导通，低压电源VL向负载电阻RL放电。
5.根据权利要求4所述的带有直流偏置的高压脉冲源，其特征在于：重复高压脉冲源放电过程，从而在负载RL上形成带有直流偏置电压的高压脉冲。
CN202210216820.9A 2022-03-07 2022-03-07 带有直流偏置的高压脉冲源 Active CN114520604B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210216820.9A CN114520604B (zh) 2022-03-07 2022-03-07 带有直流偏置的高压脉冲源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210216820.9A CN114520604B (zh) 2022-03-07 2022-03-07 带有直流偏置的高压脉冲源

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114520604A CN114520604A (zh) 2022-05-20
CN114520604B true CN114520604B (zh) 2024-04-16

Family

ID=81599416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210216820.9A Active CN114520604B (zh) 2022-03-07 2022-03-07 带有直流偏置的高压脉冲源

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114520604B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206472049U (zh) * 2017-03-02 2017-09-05 国家电网公司 一种基于可控磁开关的双极性脉冲发生器
CN108173450A (zh) * 2018-02-06 2018-06-15 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种集高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路
CN108712162A (zh) * 2018-04-27 2018-10-26 湖北大学 一种雪崩晶体管串并联高压快沿开关电路
CN109412453A (zh) * 2018-10-31 2019-03-01 重庆大学 一种基于mmc的前后沿可调高压纳秒脉冲发生器
CN112994658A (zh) * 2021-03-14 2021-06-18 国网内蒙古东部电力有限公司呼伦贝尔供电公司 一种基于Marx发生器的可调波形的脉冲源

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7075194B2 (en) * 2003-07-31 2006-07-11 The Titan Corporation Electronically reconfigurable battery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206472049U (zh) * 2017-03-02 2017-09-05 国家电网公司 一种基于可控磁开关的双极性脉冲发生器
CN108173450A (zh) * 2018-02-06 2018-06-15 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种集高压短脉冲预电离一体化高功率双极性脉冲形成电路
CN108712162A (zh) * 2018-04-27 2018-10-26 湖北大学 一种雪崩晶体管串并联高压快沿开关电路
CN109412453A (zh) * 2018-10-31 2019-03-01 重庆大学 一种基于mmc的前后沿可调高压纳秒脉冲发生器
CN112994658A (zh) * 2021-03-14 2021-06-18 国网内蒙古东部电力有限公司呼伦贝尔供电公司 一种基于Marx发生器的可调波形的脉冲源

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
采用单开关谐振电路的脉冲电源设计;饶俊峰，等;《强激光与离子束》;20200831;第32卷(第8期);第（085001-1）-（085001-8）页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114520604A (zh) 2022-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN210518900U (zh) 占空比可调的大功率微波电源
CN112737395B (zh) 一种双极性全固态ltd方波脉冲发生电路
CN110071707B (zh) 协同脉冲信号发生装置
CN113037125B (zh) 一种用于产生低温等离子体的谐振重频高压脉冲电源
CN103490661A (zh) 具有正负脉冲输出的全固态高压脉冲电流源
CN109412453B (zh) 一种基于mmc的前后沿可调高压纳秒脉冲发生器
CN114520604B (zh) 带有直流偏置的高压脉冲源
CN113630107A (zh) 一种双极性高重复频率高压纳秒脉冲产生电路和方法
CN108462482A (zh) 一种产生双极性高压脉冲的装置和方法
Malviya et al. A novel boost converter based high-voltage pulsed-power supply
CN215528977U (zh) 用于细胞电穿孔的新型宽窄脉冲结合的高压脉冲发生器
CN113481094A (zh) 一种基于hb-mmc的非对称双极性细胞融合仪及控制方法
CN114343829A (zh) 脉冲发生装置、消融装置、脉冲生成方法和存储介质
CN113659864A (zh) 一种多脉冲输出固态调制器电路及其控制方法
Harchandani et al. Pulse forming network for Marx generator with boosting operation
Wu et al. Narrow pulsed voltage generator for liquid food sterilization
CN204131410U (zh) 一种新型高频高压电源
KR20120064516A (ko) 마이크로 펄스 전원공급 회로 및 이를 구비하는 마이크로 펄스 시스템
CN213817584U (zh) 一种高频双极脉冲生物电源
Lu et al. The design of a compact bipolar pulse current generator based on solid-state Marx adder
CN214851167U (zh) 应用于脉冲大电流发生器的双开关同步导通电路
CN114448396A (zh) 一种协同脉冲的产生设备和方法
CN117792142B (zh) 一种大功率高频脉冲等离子体电源及其充放电方法
CN219279912U (zh) 一种用于细胞电穿孔的脉冲发生器
CN210444521U (zh) 一种用于卤素灯的电子镇流器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant