CN115360675A - Marx拓扑式纳秒脉冲电源自适应限流短路保护系统 - Google Patents

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CN115360675A CN202211073515.5A CN202211073515A CN115360675A CN 115360675 A CN115360675 A CN 115360675A CN 202211073515 A CN202211073515 A CN 202211073515A CN 115360675 A CN115360675 A CN 115360675A
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Abstract

本发明提出的Marx拓扑式纳秒脉冲电源自适应限流短路保护系统，主要分为限流模块和自动速切模块两个部分。限流模块集成在Marx发生器主电路中，通过合理的参数设计使得在过流发生时，半导体开关管能够从恒流区转移到可变电阻区，进而限制回路中的大电流。限流模块的作用是限制电流幅值，在较短的时间内保护开关管不受损坏，为后续过流保护模块动作提供足够的时间。自动速切模块是应对输出端长态短路的情况，其包含短路检测单元、保护逻辑处理单元以及保护动作单元。通过检测Marx发生器输出端是否短路来产生故障信号，经过信号处理之后产生动作信号，最后控制主功率回路的配电开关的断开。

Description

Marx拓扑式纳秒脉冲电源自适应限流短路保护系统
技术领域
本发明属于脉冲电源领域，涉及一种Marx拓扑式纳秒脉冲电源自适应限流短路保护系统。
背景技术
当前应用于等离子体气体放电领域的高压脉冲电源，由于高压脉冲电源输出的电压电流速率极快，无法直接对高压输出接口端实现保护设计,尤其是过流保护功能很难做到快速功率切断，无法起到整机保护功能。另一方面，电源输出的脉冲电压一般要求频率很高且可调，如在1Hz到10kHz范围内变化，这就要求过流保护电路有很宽的频率适用性以及很好的抗高频噪声干扰的能力。并且基于Marx发生器的电源拓扑结构所使用的半导体开关器件数量较多，若针对每一个开关器件进行保护电路设计，将会使电源整个过流保护电路设计变得十分复杂，而且保护电路的性能也会降低，很难做到所有半导体开关器件的过流保护。
目前，脉冲功率技术发展势头迅猛，基于Marx发生器技术研制的纳秒脉冲电源也得到了相关人士的广泛关注和认可，但是纳秒脉冲电源的应用上仍存在诸多的问题等待进一步优化。基于Marx发生器技术的纳秒脉冲电源的研究涉及到多个方面如半导体器件、控制方式、拓扑结构等。为了获得快速上升沿以及稳定的脉冲输出，利用IGBT、SiC-MOSFET这些全控型器件作为开关实现电容充放电的隔离。然而当输出端短路时，造成流过开关器件的脉冲电流远超其承受范围内，因此，过流保护电路的设计尤为重要。
目前对于Marx脉冲发生器限流-短路保护电路设计研究主要分为两个方向，其一是针对半导体开关器件如IGBT进行保护设计，其二是从输出端入手进行保护设计。对开关晶体管进行保护，主要是通过给开关管设计无源保护电路，当发生过流情况时，将开关晶体管的栅极(门极)电压钳位，从而实现半导体开关器件的软关断；在输出端的过流检测主要是利用脉冲电流检测技术来检测是否有过流现象，一旦检测到过流现象，立刻切断电路以保护开关管。
目前所使用的过流-短路保护方案，所需要的保护反应时间比较长，至少在us量级，可能会导致开关晶体管过电流损坏，无法适用于纳秒脉冲电源；当负载为感性或容性时，电源启动或关闭的时候，电流瞬时值会超过电源预设的限流点，从而引起过流保护电路误动作。
像CN112821349A、CN111490687A和CN106026010B等专利所公开的过流-短路保护方法，一方面是保护电路所需反应时间较长，无法应用到纳秒脉冲电源领域，另一方面通过给电路预先设置过流值，当电源输出电流达到过流值时，电源自动断开，但电源所接负载不同，输出电流幅值也会随之变化，因此需要不断地调节所设定的过流阈值，十分复杂。并且这些过流-短路保护方法都不能应对输出端常态短路的状况。
而且，纳秒脉冲电源输出低频脉冲功率条件下，会存在输出端电压为零状态，从而存在输出端短路状态无法准确判断的问题。
发明内容
1.所要解决的技术问题：
现有的基于Marx发生器的纳秒脉冲电源的过流保护方案设计，大多难以应对输出端长态短路的工况，仅有限流保护功能，不能实现整机切断功能。
2.技术方案：
为了解决以上问题，本发明提供了
一种Marx拓扑式纳秒脉冲电源自适应限流短路保护系统包括限流模块和自动速切模块，所述限流模块集成在Marx发生器主电路中，限制电流幅值，在较短的时间内保护开关管不受损坏，为后续过流保护模块动作提供足够的时间；自动速切模块设置在纳秒脉冲电源输出端，包含短路检测单元、保护逻辑处理单元以及保护动作单元，所述短路检测单元是检测Marx脉冲发生器的输出端电压是否为零，以判断短路是否发生；所述保护逻辑处理单元是区别短路工况与正常工况，避免Marx发生器在正常工作时输出端电压为零的情况被误认为短路；所述保护动作单元是在判定短路工况下，关断配电开关的门极信号。
所述限流模块包括串联的无感电阻，每一个电压驱动型开关器件的源极串联一个无感电阻R1～Rn，采用恒压驱动的方式，驱动电压为栅源电压与电阻分压之和。
所述电感电阻的确定方法为：记电阻Ri～Rn的阻值为R，其大小要满足两个不等式的限制：
UG-IOR＞UGS(th)
UG-ImaxR≤UGS(th)，其中，UG—为恒压驱动的输出电压；IO—为电路正常工作时的输出电流；UGS(th)—为开关管的开通电压；Imax—为开关管所能承受的最大脉冲电流即回路中允许通过的最大电流，当IGBT流过短路电流时有：
Figure BDA0003830322580000021
Figure BDA0003830322580000022
其中：βPNP—为IGBT的寄生PNP晶体管的共射增益；μns—为通道里电子的平均迁移率；Cox—为单位面积的氧化物电容；Z—为通道宽度；LCH—为通道长度；Uth—为栅极-发射极阈值电压.，将短路电流公式进行线性化处理：ISC＝Gfs(Uge-U′th)其中U’th为转移特性曲线线性化处理的等效门极开通电压。根据数据手册上的转移特性曲线，当源极串入电阻时有：ISC＝Gfs(UGS-U′th)＝Gfs(UG-ISCR-U′th)，推导出：
Figure BDA0003830322580000031
ISC应小于开关管所能承受的最大脉冲电流Imax即：
Figure BDA0003830322580000032
从而得到电阻R的约束关系如下：
Figure BDA0003830322580000033
电阻R的大小根据上述关系进行确定。
所述短路检测单元是通过电源运行时高压硅堆的运行状态来决定光耦芯片的输出端的高、低电平状态从而来判断Marx脉冲发生器的输出端是否短路，具体为：当电源正常运行时，高压硅堆处于截止状态，此时电流流经光电耦合芯片的二极管，芯片导通，此时短路检测的输出端为低电平；当电源短路时，高压硅堆二极管处于导通状态，由于稳压管Z的存在，将钳位光耦芯片输入侧负极的电压，使得此时光耦芯片输入端的发光二极管处于截止状态，此时输出端检测电路将输出高电平，根据短路检测电路输出端的状态，判断电源是否正常运行。
所述保护逻辑处理单元，引入开关管驱动信号S，通过S2与S1两个信号结合起来以区别短路工况与正常工况，具体为：当电源在正常工作状态下，两者高低电平相互错开，当短路发生时，短路检测信号S1持续高电平，保护逻辑处理单元设定为当信号S1与S2同时为高电平时短路保护动作。
还包括RS保持电路，一旦短路过流发生立即将故障信号锁存，使保护能够在短路过流时可靠动作。
所述保护动作单元在故障信号OUT为高电平时，三极管导通，继电器线圈得电后控制其常闭辅助开关断开，进而使得配电开关的门极信号关断。
3.有益效果：
发明采用限流与短路保护相结合的保护策略，不仅能实现过流保护，更能在输出端短路时快速切断电路的功率输入，从根本上保护开关管不受损坏。而且本发明的限流模块是无源保护，参数设计简单，并且经济性好。本发明将短路检测单元的数输出信号和Marx拓扑的放电开关晶体管的驱动信号做与逻辑处理，准确得到电源输出端是否真实处于短路状态，并能够自动速切保护模块电路将充电储能电源的配电开关控关，起到保护电源的目的。
附图说明
图1是过流保护系统整体框架图。
图2是N沟道增强型MOS管的输出特性图。
图3是第n个开关管的限流保护结构图。
图4是线性拟合示意图。
图5是短路检测电路的原理图。
图6是电源正常输出时的电流流通图。
图7是电源短路时的电流流通图。
图8是自动速切保护模块的原理框图。
图9是信号S1与S2的时序示意图。
图10保护动作单元电路示意图。
图11是未加入限流电阻的纳秒脉冲电源电路拓扑图。
图12是输出端短路时SiC MOSFET的漏极电流示意图。
图13是添加限流电阻的纳秒脉冲电源电路拓扑图
图14是添加限流电阻后的SiC MOSFET的漏极电流示意图。
图15是故障信号产生电路。
图16是电源波形图。
图17是模拟在正常工作下突然短路。
图18是正常状态下突然短路时S1波形图。
图19是与门输出以及锁存器输出示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种Marx拓扑式纳秒脉冲电源自适应限流短路保护系统包括限流模块和自动速切模块，限流模块集成在Marx发生器主电路中，通过合理的参数设计使得在过流发生时，半导体开关管(MOSFET、IGBT等)能够从恒流区转移到可变电阻区，进而限制回路中的大电流。限流模块的作用是限制电流幅值，在较短的时间内保护开关管不受损坏，为后续过流保护模块动作提供足够的时间。自动速切模块是应对输出端长态短路的情况，其包含短路检测单元、保护逻辑处理单元以及保护动作单元。通过检测Marx发生器输出端是否短路来产生故障信号，经过信号处理之后产生动作信号，最后控制主功率回路的配电开关的断开。
本发明通过对开关晶体管器件特性分析，在开关晶体管的源极(发射级)添加电流采样电阻，可以在电路发生短路时或大电流工况下，将电流采样电阻上的电压瞬间增加，从而减小开关晶体管UGS的驱动电压幅值，从而让开关晶体管在短时间过流状态时间内，进入线性恒流工作区域，晶体管漏极-源极之间的等效阻抗RDS_ON瞬间变大，从而起到Marx拓扑的串联放电回路的自动限流作用，实现保护电源整机的目的。
同时为了解决限流模块无法应对常态短路的情况，在纳秒脉冲电源输出端添加自动速切模块，提出的高速短路检测电路，可快速检测纳秒脉冲电源输出端是否处于常态短路状态。
针对纳秒脉冲电源输出低频脉冲功率条件下，会存在输出端电压为零状态，从而存在输出端短路状态无法准确判断的问题，提出将短路状态检测电路的输出信号与开关晶体管管驱动信号，结合起来，共同判断实际情况下纳秒脉冲电源是否处于短路状态。
相比于已有的基于Marx发生器的纳秒脉冲电源的过流保护方案设计，大多难以应对输出端长态短路的工况，仅有限流保护功能，不能实现整机切断功能。本发明采用限流与短路保护相结合的保护策略，不仅能实现过流保护，更能在输出端短路时快速切断电路的功率输入，从根本上保护开关管不受损坏。而且本发明的限流模块是无源保护，参数设计简单，并且经济性好。
图2为N沟道增强型MOS管的输出特性，其可在恒流区、截至区以及可变电阻区间切换，通常，MOSFET在工作时总是被设计在恒流区和截至区之间切换。通常来说，只是控制开关管的开通和关断即使其在恒流区及截至区两种状态下切换，进而实现Marx脉冲发生器的脉冲电电压输出。对于开关管工作在非饱和区，其本身相当于一个阻值随特性变化的电阻，回路中的等效电阻增大，自然可以起到限流的作用。
图3为设计的限流保护方案，在每一个电压驱动型开关器件的源极串联一个阻值较小的无感电阻R1～Rn，并且采用恒压驱动的方式，驱动电压为栅源电压与电阻分压之和。根据脉冲电源的实际参数，合理设计所串入的无感电阻的大小，电源在正常工作时不受电阻R1～Rn的影响。一旦输出端发生断路使得流过开关管的电流增大，此时，电阻R1～Rn的分压增大，将使得各自对应的开关栅、源之间的电压减小，回路中的电流也就自然被钳位在较低水平。
在每一个放电开关晶体管的源极串接合适的电流采样电阻，建立响应的自适应限流参数模型，从而起到动态减小晶体管驱动电压UGS的能力，实现放电阶段的自适应限流功能。
当漏极电流较大时，可用跨导Gfs表示漏极电流iD与栅源电压UGS之间的关系，其中跨导Gfs可根据开关管的数据手册上的转移特性曲线在iD较大的范围内进行线性拟合得到。
根据可行性分析，所串联的源极电阻首先要满足在正常工作下，电阻分压不至于影响开关管的正常开通，其次要满足一旦电路发生过流便能使开关管进入可变电阻区。记电阻R1～Rn的阻值为R，其大小要满足两个不等式的限制：
UG-IOR＞UGS(th)
UG-ImaxR≤UGS(th)
其中，
UG—为恒压驱动的输出电压；
I0—为电路正常工作时的输出电流；
UGS(th)—为开关管的开通电压；
Imax—为开关管所能承受的最大脉冲电流即回路中允许通过的最大电流。
当IGBT流过短路电流时有：
Figure BDA0003830322580000061
Figure BDA0003830322580000062
其中：βPNP—为IGBT的寄生PNP晶体管的共射增益；μns—为通道里电子的平均迁移率；
Cox—为单位面积的氧化物电容；Z—为通道宽度
LCH—为通道长度；Uth—为栅极-发射极阈值电压.
为清晰地得到短路时的电流与开关管门极电压的关系，将短路电流公式进行线性化处理，如图4所示，即有：
ISC＝Gfs(Uge-U′th)
其中U’th为转移特性曲线线性化处理的等效门极开通电压。根据数据手册上的转移特性曲线，再结合本方案的限流设计，当源极串入电阻时有：
ISC＝Gfs(UGS-U′th)＝Gfs(UG-ISCR-U′th)
可以推导出：
Figure BDA0003830322580000063
可见，ISC应小于开关管所能承受的最大脉冲电流Imax即：
Figure BDA0003830322580000064
从而可以得到电阻R的约束关系如下：
Figure BDA0003830322580000065
因此，对于电阻R的大小可根据上述关系进行确定，另外，本着损耗最小，对正常工作的影响最小的原则，应尽可能地选择较小的R值。
图5为短路检测电路原理图，短路检测电路的作用是通过电源运行时高压硅堆的运行状态来决定光耦芯片的输出端的高、低电平状态从而来判断Marx脉冲发生器的输出端是否短路。
当电源正常运行时，如图6所示，高压硅堆处于截止状态，此时电流流经光电耦合芯片的二极管，芯片导通，此时短路检测的输出端为低电平；
当电源短路时，如图7所示，高压硅堆二极管处于导通状态，由于稳压管Z的存在，将钳位光耦芯片输入侧负极的电压，使得此时光耦芯片输入端的发光二极管处于截止状态，此时输出端检测电路将输出高电平。根据短路检测电路输出端的状态，从而来判断电源是否正常运行。
当电路断短路时，如图7所示，高压高压硅堆处于导通状态。
高压硅堆结合光耦检测电路的高压脉冲功率输出端的高速短路状态检测电路，可以可靠地检测高压脉冲电源是否处于常态短路状态，并输出隔离的弱电表征检测信号，抗噪声干扰能力强。
为了应对限流方案无法解决的输出端常态短路的问题，提出了自动速切保护模块，如图8所示。其主要有短路检测电路、RS信号保持电路以及动作电路组成。其中，短路检测电路的作用是检测Marx脉冲发生器的以判断短路是否发生。另外，由于输出端电压为脉冲信号，因此，Marx发生器在正常工作时也会存在输出端电压为零的情况。为避免在此情况下，短路保护误动作，因而需引入开关管驱动信号S2，通过S2与S1两个信号结合起来以区别短路工况与正常工况。
另外，由于输出端电压为脉冲信号，因此，Marx发生器在正常工作时也会存在输出端电压为零的情况。为避免在此情况下，短路保护误动作，因而需引入开关管驱动信号S2，通过S2与S1两个信号结合起来以区别短路工况与正常工况。
将短路检测单元的数输出信号和Marx拓扑的放电开关晶体管的驱动信号做与逻辑处理，准确得到电源输出端是否真实处于短路状态，本发明的自动速切保护模块电路将充电储能电源的配电开关控关，起到保护电源的目的。
图9为信号S1与S2的时序示意图，当电源在正常工作状态下，两者高低电平相互错开，当短路发生时，短路检测信号S1持续高电平，因此，将保护逻辑设定为当信号S1与S2同时为高电平时短路保护动作。
提出了将电源输出端短路状态信号，与Marx拓扑的放电开关晶体管驱动信号，同时参与输出端短路状态判断条件，解决了低频纳秒脉冲输出条件下，输出端处于低电平的误判问题。
在电路设计时，令S1与S2经过与门后产生是否发生短路故障的信号，为避免干扰，使保护能够在短路过流时可靠动作，因而，有必要设计RS保持电路，一旦短路过流发生立即将故障信号锁存，
最后通过图9所示的动作保护电路，当故障信号OUT为高电平时，图9所示的三极管导通，继电器线圈得电后控制其常闭辅助开关断开，进而使得配电开关的门极信号关断，最终起到保护电源的效果。
为了验证本发明方案的有效性，通过Saber仿真软件进行限流模块和自动速切模块的仿真实验验证分析。图11为未加入限流电阻的纳秒脉冲电源仿真电路，仿真时设置直流输入电压为1000V，每个Marx单元由一个100nF的电容、两个二极管以及型号为C2M0080120D的SiC MOSFET组成，由此构成四级Marx电路。通过将输出端直接短路，利用Saber中的示波器系统可以观测到SiC MOSFET的漏极电流波形如图11所示。可见，在无任何保护作用的情况下，SiC MOSFET将持续承受幅值为112.5A的连续脉冲电流，MOS也会因此而损坏。
在进行仿真实验时，通过将输出端直接短路，利用Saber中的示波器系统可以观测到SiCMOSFET的漏极电流波形如图12所示。可见，在无任何保护作用的情况下，SiC MOSFET将持续承受幅值为112.5A的连续脉冲电流，MOS也会因此而损坏。
针对上述过电流的情况，采用在SiC MOSFET源极串联电阻，图13给出了过流方案电路的搭建，在进行方案验证仿真时所选取的Re的阻值为0.1Ω。
图14为添加限流电阻后，输出端短路时SiC MOSFET的漏极电路情况，可见，相比无限流措施时的100A，漏极电流被钳位到了50A，很好的保护了MOS管。
仿真结果证明了前面章节提出的过流保护方案的可行性，通过上述分析可知，当输出端短路时，在无限流电阻存在的情况下，流过SiC MOSFET的电流可达100A左右，采取在串联源极串联电阻后，过SiC MOSFET的电流被钳位在50A左右，极大程度上保护了MOS管。另外，由于串联电阻的阻值较小，引起的损耗也很小，脉冲电源在正常工作时的输出电流相对于短路时要小很多，因此，在正常工作时，电阻的钳位作用将会很小，不至于影响电源的正常工作。
通过短路检测电路检测电源不同工作状态时的输出情况。再结合故障信号触发电路进一步分析。图15为故障信号产生电路，电源“shuchu”模拟Marx脉冲发生器正常工作时，短路检测电路的输出信号；电源“pwm”模拟开关管驱动信号的PWM波形；电源“guzhang”模拟Marx脉冲发生器输出端短路时，短路检测电路的输出信号。其波形图如图16所示。
本仿真实验的模拟的工况是0～5ms内Marx脉冲发生器输出端负载正常，5ms时刻负载突然短路后故障信号产生电路的响应情况。因此，图17所示的电路结构模拟出了在这一段时间内短路检测信号S1的波形。其中，S1的波形如图18所示：
与门输出以及锁存器输出，如图19所示：
其中：pwm—为驱动信号S2，n_710—为短路检测输出信号S1，n_614—为与门输出，n_685—为RS锁存器输出。
可见，在0～5ms为Marx脉冲发生器正常工作的时间，在此时间内与门的输出S3一直为低电平，锁存器输出也为低电平，继电器不动作。在5ms时刻Marx脉冲发生器负载突然短路，使得短路检测信号S1(n_710)的输出变为持续高电平。当PWM驱动信号S2(pwm)一但为高电平即管子开通时刻，与门的输出(n_614)便立即变为1，进而锁存器将故障状态锁存，其(n_685)输出为高电平，此为故障信号，送入动作电路，控制继电器动作。从而最终实现自动速切的功能。
最终实验测试结果验证了本发明提出的限流保护模块和自动速切模块所组成的过流保护方案的可行性。
本发明不仅可以实现短路故障保护功能，也具备瞬态脉冲大电流的自适应限流功能，保障电源输出的安全性；拥有较宽的频率实用性和非常好的抗高频噪声干扰的能力；通过简单的分立元件和基本逻辑门电路实现保护动作，无需对电源中每一个开关器件进行保护电路设计，电路简单，成本低，有利于推广。

Claims (7)

1.一种Marx拓扑式纳秒脉冲电源自适应限流短路保护系统，其特征在于：包括限流模块和自动速切模块，所述限流模块集成在Marx发生器主电路中，限制电流幅值，在较短的时间内保护开关管不受损坏，为后续过流保护模块动作提供足够的时间；自动速切模块设置在纳秒脉冲电源输出端，包含短路检测单元、保护逻辑处理单元以及保护动作单元，所述短路检测单元是检测Marx脉冲发生器的输出端电压是否为零，以判断短路是否发生；所述保护逻辑处理单元是区别短路工况与正常工况，避免Marx发生器在正常工作时输出端电压为零的情况被误认为短路；所述保护动作单元是在判定短路工况下，关断配电开关的门极信号。
2.如权利要求1所述的Marx拓扑式纳秒脉冲电源自适应限流短路保护系统，其特征在于：所述限流模块包括串联的无感电阻，每一个电压驱动型开关器件的源极串联一个无感电阻Ri～Rn，采用恒压驱动的方式，驱动电压为栅源电压与电阻分压之和。
3.如权利要求2所述的Marx拓扑式纳秒脉冲电源自适应限流短路保护系统，其特征在于：所述电感电阻的确定方法为：记电阻R1～Rn的阻值为R，其大小要满足两个不等式的限制：
UG-IOR＞UGS(th)
UG-ImaxR≤UGS(th)，其中，UG-为恒压驱动的输出电压；IO-为电路正常工作时的输出电流；UGS(th)-为开关管的开通电压；Imax-为开关管所能承受的最大脉冲电流即回路中允许通过的最大电流，当IGBT流过短路电流时有：
Figure FDA0003830322570000011
Figure FDA0003830322570000012
其中：βPNP-为IGBT的寄生PNP晶体管的共射增益；μns-为通道里电子的平均迁移率；Cox-为单位面积的氧化物电容；Z-为通道宽度；LCH-为通道长度；Uth-为栅极-发射极阈值电压，将短路电流公式进行线性化处理：ISC＝Gfs(Uge-U′th)其中U’th为转移特性曲线线性化处理的等效门极开通电压，根据数据手册上的转移特性曲线，当源极串入电阻时有：ISC＝Gfs(UGS-U′th)＝Gfs(UG-ISCR-U′th)，推导出：
Figure FDA0003830322570000013
ISC应小于开关管所能承受的最大脉冲电流Imax即：
Figure FDA0003830322570000014
从而得到电阻R的约束关系如下：
Figure FDA0003830322570000015
电阻R的大小根据上述关系进行确定。
4.如权利要求1所述的Marx拓扑式纳秒脉冲电源自适应限流短路保护系统，其特征在于：所述短路检测单元是通过电源运行时高压硅堆的运行状态来决定光耦芯片的输出端的高、低电平状态从而来判断Marx脉冲发生器的输出端是否短路，具体为：当电源正常运行时，高压硅堆处于截止状态，此时电流流经光电耦合芯片的二极管，芯片导通，此时短路检测的输出端为低电平；当电源短路时，高压硅堆二极管处于导通状态，由于稳压管Z的存在，将钳位光耦芯片输入侧负极的电压，使得此时光耦芯片输入端的发光二极管处于截止状态，此时输出端检测电路将输出高电平，根据短路检测电路输出端的状态，判断电源是否正常运行。
5.如权利要求1所述的Marx拓扑式纳秒脉冲电源自适应限流短路保护系统，其特征在于：所述保护逻辑处理单元，引入开关管驱动信号S，通过S2与S1两个信号结合起来以区别短路工况与正常工况，具体为：当电源在正常工作状态下，两者高低电平相互错开，当短路发生时，短路检测信号S1持续高电平，保护逻辑处理单元设定为当信号S1与S2同时为高电平时短路保护动作。
6.如权利要求1所述的Marx拓扑式纳秒脉冲电源自适应限流短路保护系统，其特征在于：还包括RS保持电路，一旦短路过流发生立即将故障信号锁存。
7.如权利要求1所述的Marx拓扑式纳秒脉冲电源自适应限流短路保护系统，其特征在于：所述保护动作单元在故障信号OUT为高电平时，三极管导通，继电器线圈得电后控制其常闭辅助开关断开，进而使得配电开关的门极信号关断。
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