CN116155098A - 一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源及其实现方法，电场发生器电源包括：可调幅值的高压直流电源、偏置型方波脉冲调制变换单元；偏置型方波脉冲调制变换单元包括MOSFET‑JFET级联方波脉冲生成电路单元和偏置电压调控电路单元；MOSFET‑JFET级联方波脉冲生成电路单元一端连接可调幅值的高压直流电源正极，另一端连接偏置电压调控电路单元一端；偏置电压调控电路单元另一端和可调幅值的高压直流电源负极连接；MOSFET‑JFET级联方波脉冲生成电路单元包括低压MOSFET和多个JFET、多个稳压管级联而成。本发明解决电解消融所需的治疗时间长，治疗效率不高的问题，缩短治疗时间。

Description

一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源及其实现方法

技术领域

本发明涉及高压脉冲电场灭菌技术领域，尤其涉及一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源及其实现方法。

背景技术

具有一定直流偏置的高压脉冲电源在高压电除尘、脉冲电弧焊接、流光放电等离子体除臭等领域都取得了广泛的应用。在肿瘤治疗领域，消融技术是一种有效的治疗手段。由于所有的热消融技术均是通过物理方法，对肿瘤实施极端冷或热的温度来破坏肿瘤，其局限在于当肿瘤靠近重要组织部位时无法应用。非热消融的基本技术主要可以分为两种：电化学消融技术和不可逆电穿孔技术。

(1)电化学消融技术中细胞死亡主要是是由细胞毒性物质与细胞之间的化学相互作用引起的。其主要可以分为两种：一种是纯电解消融，其优点在于所需的电流和电压非常低，缺点在于为了达到组织消融的目的需要高浓度的电解质和长时间的暴露；一种是在可逆组织电穿孔的基础上将化学毒性药物注射到组织中从而达到组织消融的目的。

(2)高强度电脉冲不可逆电穿孔(IRE)利用的是电能的生物效应，它通过在细胞上施加高强度电脉冲来在膜中产生纳米孔，而细胞膜中的纳米孔可能不会被重新密封，或者在孔被重新密封之前，细胞稳态已经被不可逆地破坏，从而导致细胞死亡。该技术可用于治疗利用其他消融方式无法治疗的“消融禁区”的肿瘤，同时保持邻近重要组织(如血管和神经)的功能。而有关研究显示大约一半的电穿孔区域无法转化为消融区域，且部分肿瘤可能复发的重要原因之一电穿孔治疗后原位可能是不完全消融。其直接原因是脉冲输送在消融区域和电极附近产生了可逆的电穿孔区域，限制消融区域的扩大，影响了肿瘤组织的完全消融。此外，高压电击会造成全身肌肉颤动，因此需要在手术期间使用肌肉松弛剂和深度麻醉，否则电极着肌肉发生跳动，这将带来很大的手术风险。

因此，采用一定的技术扩大非热消融技术消融组织的范围，缩短消融时间，减少化学药品的使用，削弱其副作用，显得十分重要。

目前所使用的肿瘤消融技术所使用的电源设备在保证安全的基础上，大都结构复杂，成本较高。并且所使用的电源基本都针对一种肿瘤消融技术，虽然可以保证对肿瘤组织一定的消融效果，但是一般治疗效果有限，治疗时间长，并且可能因为不完全消融而导致肿瘤复发。

像专利CN106388929A所述的隔离式方波不可逆电穿孔仪，仅采用不可逆电穿孔技术虽然可以消融肿瘤细胞，但其消融效率有限，且在临床治疗中仍然需要搭配肌肉松弛剂和麻醉剂才能确保治疗效果和患者安全。

如专利CN109481010A所述电源分别与控制器、直流发生器和电脉冲发生器电连接，以此来满足电穿孔和电解消融的需求，以此让两种消融技术协同作用。相当于使用了两种电源，这就增加了技术运用的复杂性。

像专利CN112998846A所述利用电源将电容充电到初始电压信号，电容可通过电阻及电极放电，以将衰减脉冲施加到治疗部位，使得电解可以和电穿孔配合使用。虽然可以通过选择电容及电阻来为电压脉冲的衰减提供期望的初始电压及时间常数，但是仍然很难灵活地控制细胞消融中电解和电穿孔的配合。

发明内容

本发明提供一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源及其实现方法，以解决背景技术所述现有技术的问题。

本发明实施例提供一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源，包括：可调幅值的高压直流电源、偏置型方波脉冲调制变换单元，所述偏置型方波脉冲调制变换单元包括MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路单元和偏置电压调控电路单元，所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路单元一端连接可调幅值的高压直流电源正极，所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路单元另一端连接偏置电压调控电路单元一端，所述偏置电压调控电路单元另一端和可调幅值的高压直流电源负极连接；所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路单元包括低压MOSFET和多个JFET、多个稳压管级联而成。

进一步的，所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路单元包括低压MOSFET和P个JFET、(P-1)个稳压管，P为正整数，其中：

所述MOSFET的漏极连接第一JFET的源极，所述MOSFET的源极连接第一JFET的栅极、第一稳压管正极；

所述第一JFET的漏极连接第二JFET的源极，所述第一稳压管负极连接第二JFET的栅极、第二稳压管正极；

所述第二JFET的漏极连接第三JFET的源极，所述第二稳压管负极连接第三JFET的栅极、第三稳压管正极；

以此类推，所述第(P-1)个JFET的漏极连接第P个JFET的源极，所述第(P-1)个稳压管负极连接第P个JFET的栅极；

所述第一JFET的漏极和第二JFET的栅极之间连接电阻R_{z_1}，所述第二JFET的漏极和第三JFET的栅极之间连接电阻R_{z_2}，以此类推，所述第(P-1)个JFET的漏极和第P个JFET的栅极之间连接电阻R_{z_p-1}。

进一步的，所述第P个JFET的漏极连接可调幅值的高压直流电源正极、所述MOSFET的源极连接偏置电压调控电路单元一端；或者所述MOSFET的源极连接可调幅值的高压直流电源正极、所述第P个JFET的漏极连接偏置电压调控电路单元一端。

进一步的，所述JFET为常开型的N沟道耗尽型JFET，所述MOSFET为常闭型的增强型N沟道MOSFET，其中所述JFET采用碳化硅材料制成。

进一步的，所述偏置电压调控电路单元两端并联阻抗负载RL。

进一步的，所述偏置电压调控电路单元为可调功率电阻。

本发明实施例还提供一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源的工作方法，通过MOSFET的栅极进行电压控制，控制所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路的开状态和关状态，其中：

所述开状态，给MOSFET的栅极、源极之间加正电压控制信号，使得MOSFET的漏极和源极导通，使得第一JFET的栅极和源极连接进而第一JFET的漏极和源极不被夹断保持导通，同理使得第二个JFET、第三个JFET一直到第P个JFET的漏极和源极不被夹断保持导通；此时，输出到负载的电压为U_pulse＝U_dc，其中U_pulse为负载上的电压，U_dc为高压直流电源电压；

所述关状态，给MOSFET的栅极、源极之间加0V电压控制信号，使得MOSFET的漏极和源极电压升高，使得第一JFET的漏极和源极被夹断，进而使得第二个JFET、第三个JFET一直到第P个JFET的漏极和源极被夹断；此时，输出到负载的电压为

其中U_pulse、U_bais为负载上的电压，U_dc为高压直流电源电压，R_{dummy_load}为偏置电压调控电路单元的电阻值，R_{ds_off_epu}为所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路对外的等效关断阻抗，其中：

R_{ds_off_epu}＝P*R_{ds_off}，其中R_{ds_off}为每个JFET等效关断电阻。

进一步的，所述偏置电压调控电路单元的电阻值R_{dummy_load}为可调电阻值，通过调节偏置电压调控电路单元的电阻值R_{dummy_load}调节输出到负载的偏置电压U_bais的值。

进一步的，还包括对所述MOSFET的栅极、源极之间施加脉冲频率可调、脉冲宽度可调和Burst脉冲模式的控制信号，进而调控输出到负载上电源特性，其中：

脉冲频率可调，通过变换MOSFET-JFET级联阻抗开关给定的驱动控制信号U_{gs_mos}，U_{gs_mos}改变阻抗开关的开关频率，调控整个电源输出的方波脉冲的频率值；

脉冲宽度可调，通过调控MOSFET-JFET级联阻抗开关给定的驱动控制信号U_{gs_mos}，改变阻抗开关的导通时间t_on，调控整个电源输出的方波脉冲的脉冲宽度值；

Burst脉冲模式，通过调控编辑MOSFET-JFET级联阻抗开关给定的驱动控制信号U_{gs_mos}，脉冲分为低频包络并且在包络内部产生高频脉冲波，形成Burst脉冲波形式输出。

进一步的，所述关状态下，所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路最大耐压值不小于1.2倍的高压直流电源电压输入电压。

本发明实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

(1)本发明所设计的电源，脉冲电压最大值、最小值(直流偏置值)、脉宽、频率、脉冲数都可以做到灵活控制可调且只需要一路控制信号，与非热肿瘤消融技术的匹配度高而且相比较大多数方案既不需要两台电源：直流电源和脉冲电源也大大降低了制造成本。

(2)提出的MOSFET-JFET级联阻抗开关，与可调假负载电阻R_{dummy_load}，构成可调直流偏置值的方波脉冲发生器电源，整机电源结构简单，成本低廉，可控性好，可以很好地匹配到提升肿瘤组织消融技术应用中去。

(3)仅需通过一路低压MOSFET的控制信号U_{gs_mos}的编辑调控方法，便可实现整机输出的脉冲功率脉冲频率，脉冲宽度，以及Burst等多种脉冲输出形式，控制方式更简单，可实现多样化的测试场合需求。

(4)本发明所提出的偏置脉冲方波调制单元电路，单独封装为偏置脉冲方波调制模块，用户可根据不同的高压直流商品化电源，通过选型电压电流的方式选取合适的偏置脉冲方波调制模块，直接将成品的高压直流功率，变换为所需的偏置型方波脉冲功率输出，模块体积可以做到更小，脉冲功率变换灵活。

(5)从治疗手段上来说，利用本电源进行肿瘤消融治疗，由于电源将直流和脉冲巧妙融合，可以方便快捷地将电解消融技术和电穿孔技术协同配合，克服了电解消融时间缓慢，消融不彻底，避免了不可逆电穿孔技术需要使用肌肉松弛剂和麻醉剂的劣势，对于可逆电穿孔的肿瘤区域也可以做到彻底消融。

(6)利用本发明所设计的电源进行肿瘤消融，脉冲间歇的直流可以提供恒定电场，电解分离出细胞毒性物质，配合高压脉冲下进入可逆或不可逆电穿孔状态的组织细胞，快速有效彻底地消融了肿瘤细胞。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的MARX-LTD可调偏置电压型脉冲电场发生器电源结构框图；

图2为本发明的MOSFET-JFET级联阻抗开关电路及稳态工作状态图；

图3为本发明的单个JFET漏源两端等效电阻图；

图4为本发明的偏置型方波脉冲调制控制状态等效电路图；

图5为本发明的脉冲参数编辑形式示意图；

图6为本发明的偏置电压调控方法实验验证波形图；

图7为本发明的偏置型方波脉冲电压的频率调控和脉宽调控功能实验验证图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。

本发明提出的直流偏置高压脉冲电源整体框架如图1所示。主要分为可调幅值的高压直流电源，和偏置型方波脉冲调制变换单元以及所连接的阻抗负载RL构成。其中本发明提出了一种新型偏置型方波脉冲调制变换的电路拓扑结构，其内部结构是由MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路单元，以及偏置电压调控电路单元两部分构成。MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路单元是由低压MOSFET和多个JFET和稳压管级联而成，利用在高压应用下，功率JFET的关断电阻稳定的特性，通过调控稳压管的稳压值，调控JFET级联的个数，从而实现整个MOSFET-JEFT级联支路的等效关断电阻，只需控制低压MOSFET的开关状态，便可高频切换MOSFET-JEFT级联支路的等效关断电阻在功率支路的切入状态。

偏置电压调控电路单元实质是有一个阻值很大的可调功率电阻构成，在MOSFET-JEFT级联支路导通过程中，对电源起到假负载稳定工作点的作用；在MOSFET-JEFT级联支路关断过程中，其呈现出的支路等效关断电阻与该可调电阻形成可控分压，从而实现偏置电压的调控功能。利用该电路特性就可以在假负载电阻两端形成具有直流偏置的高压脉冲，既让阻抗负载RL获得了具有直流偏置的高压脉冲，也保证了在电极工作在极端情况(如短路)时整个电路结构的安全可靠。

整个低压MOSFET与SiC-JFET级联阻抗开关的拓扑结构如图2(a)所示。整个结构由一个低压MSOFET与多个SiC-JFET配合稳压二极管构成，SiC-JFET和稳压二极管的数量取决于该支路需要对外呈现的关断阻抗大小以及对应的可调幅值的高压直流电源输出的电压值U_dc，整个MOSFET-JFET级联阻抗开关的耐压值必须大于高压直流电源最大工作电压。

MOSFET和JFET的共源共栅连接导致开关的常闭行为，并且采用的耗尽型JFET是常开型器件，整个开关的开/关状态仅通过低压MOSFET的栅极电压控制，不需要特殊的栅极驱动器。低压MOSFET与SiC-JFET级联阻抗开关的工作原理是：

State ON：在SiC-JFET级联的导通状态下，MOSFET通过正栅极电压导通。因此，底部J1的源极连接到MOSFET的漏极，并且JFET导通(因为它是常导器件)。第二个J2也导通，因为它的栅极被J1短路，对于其他串联的JFET，导通方式也是如此。在级联开关的导通状态下，JFET作为串联至MOSFET导通，在忽略不计其导通电阻条件下，整个MOSFET-JFET级联阻抗开关支路相当于短路，如图2(b)所示。

State OFF：为了关闭级联开关，给定的驱动信号U_{gs_mos}＝0V，使MOSFET关闭，此时MOSFET漏源极电压升高，J1因MOSFET漏源极电压升高被夹断。接着，J1阻断漏源电压并关闭，直到二极管Z1的雪崩击穿。由于稳压管Z1进入稳压状态，J2栅极电势停止上升，当J2的供电持续增加，满足夹断电压关断条件时，会立刻关闭，同时J3进入到关断状态，一直到Jp，工作过程类似。其中单个功率JFET的U_{sg_JFET}电压和漏源极等效电阻之间的关系曲线如图3所示，当驱动电压U_{sg_JFET}达到11V左右，JFET处于完全关断状态，由于本发明提出的MOSFET-JFET级联阻抗开关由于常闭性MOSFET和常开型JFET的级联电路结构，对于每一个JFET的源栅极电压U_{sg_JFET}起到一个闭环控制效果，且每一个JFET的U_{sg_JFET}控制稳定在10.5V左右，即图3中的工作点A。

则结合图2(b)和图3中的工作点A，可以得知MOSFET-JFET级联阻抗开关在关状态StateOFF阶段，每一个功率JFET的等效关断电阻即为：

R_{ds_off_J1}＝R_{ds_off_J2}＝R_{ds_off_J3}＝……＝R_{ds_off_Jp}＝R_{ds_off} (1)

则MOSFET-JFET级联阻抗开关等效关断阻抗表达式为：

R_{ds_off_epu}＝P*R_{ds_off} (2)

其中p为级联JFET的个数，同时所需的稳压管个数也为p，可得到MOSFET-JFET级联阻抗开关在关断状态下，每一个JFET的电压关系。如果稳压管的稳压电压记为Uz(Z₁-Z_P-1型号一致)，整个级联开关的最大耐压值为U_DS，则可以粗略地计算：

U_Z1＝U_Z2＝……＝U_Zp-1＝U_Z (3)

U_DS＝(P-1)*U_Z+U_{ds_JP} (4)

所以在给定高压直流电源的输入电压U_dc，则为了确保电源安全可靠运行必须满足：

U_DS≥1.2*U_dc (5)

本发明所设计的具有直流偏置的高压脉冲电源的电压波形调控状态分为两个，分别为开状态State ON和关状态State OFF，如图3所示，U_bais为脉冲电压目标调控偏置电压，U_dc为脉冲电压的幅值。

拟调制输出的偏置型方波脉冲波形如图4(a)所示，当MOSFET-JFET级联阻抗开关处于导通状态State ON时，输出电压U_pulse为：

U_pulse＝U_dc (6)

高压直流电源直接为输出负载提供功率电流。当MOSFET-JFET级联阻抗开关处于关断状态State OFF时，输出电压U_pulse为：

其中U_pulse、U_bais为负载上的电压，U_dc为高压直流电源电压，R_{dummy_load}为偏置电压调控电路单元的电阻值，R_{ds_off_epu}为所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路对外的等效关断阻抗，其中：

R_{ds_off_epu}＝P*R_{ds_off}，其中R_{ds_off}为每个JFET等效关断电阻。

通过式(7)可以看出，通过调控可调功率电阻R_{dummy_load}值，实现调控U_bais值的大小。对于输出脉冲电压幅值U_dc调控，可通过调控MOSFET-JFET级联阻抗开关的JFET级联个数p，便可调控输出电压幅值U_pulse。二者调控方法均是线性调控方法，控制思路简单，整个脉冲电源结构简单，成本低，可实现的脉冲参数编辑类型多样。

MOSFET-JFET级联阻抗开关的级联结构决定了，只需要一个信号控制MSOFET的导通和关断就可以控制整个级联开关的通断，并且由于碳化硅材料的优良特性和反应速度保证了整个开关的关断频率、关断时间、关断次数全都可以控制灵活可调，可以很好地满足大多数肿瘤组织消融所需。

(1)偏置电压调控功能：偏置电压生成阶段即为MOSFET-JFET级联阻抗开关关断状态，其对外的等效关断阻抗R_{ds_off_epu}，通过调控偏置电压调控电阻R_{dummy_load}，即可调节输出的偏置电压U_bais的大小，从而实现偏置电压调控功能。

(2)脉冲频率可调功能：通过变换MOSFET-JFET级联阻抗开关给定的驱动控制信号U_{gs_mos}，改变阻抗开关的开关频率，便可调控整个电源输出的方波脉冲的频率值。

(3)脉冲宽度可调功能：通过调控MOSFET-JFET级联阻抗开关给定的驱动控制信号U_{gs_mos}，改变阻抗开关的导通时间t_on，便可调控整个电源输出的方波脉冲的脉冲宽度值。

(4)Burst脉冲模式功能：通过调控编辑MOSFET-JFET级联阻抗开关给定的驱动控制信号U_{gs_mos}，脉冲分为低频包络并且在包络内部产生高频脉冲波，形成Burst脉冲波形式输出。

为了验证本发明所提方法的有效性，通过搭建实验平台进行实验验证分析。选用耐压1200V的常开型功率SiC-JFET，稳压600V的稳压管以及低压MOSFET。实验主要是为了验证本发明所设计的直流偏置高压脉冲电源的直流偏置值、脉冲最大值、频率、脉宽都可调功能。

首先，验证偏置电压可调节功能实验。将MOSFET的控制信号设为1kHz、脉宽50μs的PWM方波，在此条件下，改变偏置电压调控电阻R_{dummy_load}的阻值：50kΩ、470kΩ、1MΩ、2MΩ，记录其波形如图6所示。其中，在2MΩ时脉冲电压最大值为5150V、直流偏置值为3640V，如图6(a)所示；在1MΩ时脉冲电压最大值为5160V、直流偏置值为2600V，如图6(b)所示；在470kΩ时脉冲电压最大值为5000V、直流偏置值为1600V，如图6(c)所示；在50kΩ时脉冲电压最大值为3280V、直流偏置值为60V，如图6(d)所示。

根据上述波形，很好地验证了可以通过改变假负载电阻的阻值来改变直流偏置值，且脉冲电压的最大值也时可以控制地，符合上述电路原理设计。接下来在同一实验平台的基础上，验证所提脉冲电场发生器电源对脉冲频率和脉冲宽度的调控功能。分别改变控制MSOFET的信号的频率U_{gs_mos}，脉宽和电源的工作时间，发现本发明所设计的直流偏置高压脉冲电源可以很好地工作在各种频率、脉宽下，并且可以稳定运行。其中，图7(a)为工作在5kHz频率，脉宽50μs信号下的负载波形，图7(b)为工作在在1kHz频率，脉宽1μs信号下的负载波形。

最终实验测试结果验证了本发明提出的应用于肿瘤组织消融技术的直流偏置高压脉冲电源的可行性。

综上，本发明的一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源实现了以下功能：

(1)提出一种的新型的MOSFET-JFET级联阻抗开关，利用其导通时低阻抗(近似短路)、关断时由于级联电路形式JFET呈现固定阻抗的特点，与可调假负载电阻R_{dummy_load}，构成可调直流偏置值的方波脉冲发生器电源，整机电源结构简单，成本低廉，可控性好，可以很好地匹配到提升肿瘤组织消融技术应用中去。

(2)所提出的MOSFET-JFET级联阻抗开关，可以通过调控级联的功率JFET个数，线性成倍的调控阻抗开关的关断等效电阻阻值R_{ds_off_epu}，给出了一种简单的由漏源极外加压控制的可变电阻的实现方法。

(3)基于所提出的偏置型方波脉冲发生器电源的拓扑架构，仅需通过一路低压MOSFET的控制信号U_{gs_mos}的编辑调控方法，便可实现整机输出的脉冲功率脉冲频率，脉冲宽度，以及Burst等多种脉冲输出形式，可实现多样化的测试场合需求。

(4)本发明所提出的脉冲电场发生器电源实现架构，可以将偏置脉冲方波调制单元电路，单独封装为偏置脉冲方波调制模块，用户可根据不同的高压直流商品化电源，通过选型电压电流的方式选取合适的偏置脉冲方波调制模块，直接将成品的高压直流功率，变换为所需的偏置型方波脉冲功率输出，模块体积可以做到更小，脉冲功率变换灵活。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源，其特征在于，包括：可调幅值的高压直流电源、偏置型方波脉冲调制变换单元，所述偏置型方波脉冲调制变换单元包括MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路单元和偏置电压调控电路单元，所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路单元一端连接可调幅值的高压直流电源正极，所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路单元另一端连接偏置电压调控电路单元一端，所述偏置电压调控电路单元另一端和可调幅值的高压直流电源负极连接；所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路单元包括低压MOSFET和多个JFET、多个稳压管级联而成。

2.根据权利要求1所述的一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源，其特征在于，所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路单元包括低压MOSFET和P个JFET、(P-1)个稳压管，P为正整数，其中：

所述MOSFET的漏极连接第一JFET的源极，所述MOSFET的源极连接第一JFET的栅极、第一稳压管正极；

所述第一JFET的漏极连接第二JFET的源极，所述第一稳压管负极连接第二JFET的栅极、第二稳压管正极；

所述第二JFET的漏极连接第三JFET的源极，所述第二稳压管负极连接第三JFET的栅极、第三稳压管正极；

以此类推，所述第(P-1)个JFET的漏极连接第P个JFET的源极，所述第(P-1)个稳压管负极连接第P个JFET的栅极；

所述第一JFET的漏极和第二JFET的栅极之间连接电阻R_{z_1}，所述第二JFET的漏极和第三JFET的栅极之间连接电阻R_{z_2}，以此类推，所述第(P-1)个JFET的漏极和第P个JFET的栅极之间连接电阻R_{z_p-1}。

3.根据权利要求2所述的一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源，其特征在于，所述第P个JFET的漏极连接可调幅值的高压直流电源正极、所述MOSFET的源极连接偏置电压调控电路单元一端；或者所述MOSFET的源极连接可调幅值的高压直流电源正极、所述第P个JFET的漏极连接偏置电压调控电路单元一端。

4.根据权利要求2或3所述的一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源，其特征在于，所述JFET为常开型的N沟道耗尽型JFET，所述MOSFET为常闭型的增强型N沟道MOSFET，其中所述JFET采用碳化硅材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源，其特征在于，所述偏置电压调控电路单元两端并联阻抗负载RL。

6.根据权利要求1或5所述的一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源，其特征在于，所述偏置电压调控电路单元为可调功率电阻。

7.一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源的工作方法，其特征在于，通过MOSFET的栅极进行电压控制，控制所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路的开状态和关状态，其中：

所述开状态，给MOSFET的栅极、源极之间加正电压控制信号，使得MOSFET的漏极和源极导通，使得第一JFET的栅极和源极连接进而第一JFET的漏极和源极不被夹断保持导通，同理使得第二个JFET、第三个JFET一直到第P个JFET的漏极和源极不被夹断保持导通；此时，输出到负载的电压为U_pulse＝U_dc，其中U_pulse为负载上的电压，U_dc为高压直流电源电压；

所述关状态，给MOSFET的栅极、源极之间加0V电压控制信号，使得MOSFET的漏极和源极电压升高，使得第一JFET的漏极和源极被夹断，进而使得第二个JFET、第三个JFET一直到第P个JFET的漏极和源极被夹断；此时，输出到负载的电压为

其中U_pulse、U_bais为负载上的电压，U_dc为高压直流电源电压，R_{dummy_load}为偏置电压调控电路单元的电阻值，R_{ds_off_epu}为所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路对外的等效关断阻抗，其中：

R_{ds_off_epu}＝P*R_{ds_off}，其中R_{ds_off}为每个JFET等效关断电阻。

8.根据权利要求7所述的一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源的工作方法，其特征在于，所述偏置电压调控电路单元的电阻值R_{dummy_load}为可调电阻值，通过调节偏置电压调控电路单元的电阻值R_{dummy_load}调节输出到负载的偏置电压U_bais的值。

9.根据权利要求7所述的一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源的工作方法，其特征在于，还包括对所述MOSFET的栅极、源极之间施加脉冲频率可调、脉冲宽度可调和Burst脉冲模式的控制信号，进而调控输出到负载上电源特性，其中：

脉冲频率可调，通过变换MOSFET-JFET级联阻抗开关给定的驱动控制信号U_{gs_mos}，U_{gs_mos}改变阻抗开关的开关频率，调控整个电源输出的方波脉冲的频率值；

脉冲宽度可调，通过调控MOSFET-JFET级联阻抗开关给定的驱动控制信号U_{gs_mos}，改变阻抗开关的导通时间t_on，调控整个电源输出的方波脉冲的脉冲宽度值；

Burst脉冲模式，通过调控编辑MOSFET-JFET级联阻抗开关给定的驱动控制信号U_{gs_mos}，脉冲分为低频包络并且在包络内部产生高频脉冲波，形成Burst脉冲波形式输出。

10.根据权利要求7所述的一种可调偏置电压型脉冲电场发生器电源的工作方法，其特征在于，所述关状态下，所述MOSFET-JFET级联方波脉冲生成电路最大耐压值不小于1.2倍的高压直流电源电压输入电压。

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