CN205792486U - 一种用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路，包括驱动电路包括单极性高压直流电源，同步脉冲信号源，快速开关部件，驱动脉冲输出端，单极性高压直流电源通过串联高压电阻与快速开关部件的开关模块一端及脉冲输出端联接，开关电路另一端接地，同步脉冲信号源与快速开关部件的触发模块联接以控制快速开关部件的开关模块的开或闭；本实用新型通过这种驱动电路提高了飞行时间质谱的灵敏度和分辨率，且设计简单，降低了成本。

Description

一种用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路

技术领域

本实用新型属于基质辅助激光解析飞行时间质谱领域，尤其涉及一种脉冲发生装置。

背景技术

基质辅助激光解析离子源是指在一个微小的区域内，在极短的时间间隔，激光对样品提供高的能量，对它们进行极快的加热，这样可以避免热敏感的化合物加热分解，基质分子能有效地吸收激光的能量，并间接地传给样品分子，从而得到电离，由于激光轰击样品的过程是在一个极短时间内完成的，需要一个高压电场和一个纳秒级突变的电场与激光脉冲配合，使得电离后的离子能够在激光轰击后离开样品板，在高压电场中延时，在纳秒级突变电场中快速获得加速，进而传输到质量分析器中，这样高压突变的电场需要相当快速的脉冲电路切换以及高压电源提供。

基质辅助激光解析离子源中的电场控制，对于飞行时间质谱的灵敏度和分辨率有着至关重要的作用，而现有技术中主要使用0~±800v 的高压，脉冲幅度只有±800V ，脉冲宽度高达100ms 左右，无法满足精度要求，同时相应的电路结构也较复杂，反应也较慢。

实用新型内容

有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个。本实用新型提供了一种用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路，包括单极性高压直流电源，同步脉冲信号源，快速开关部件，驱动脉冲输出端；所述单极性高压直流电源通过串联高压电阻与所述快速开关部件的开关模块一端及所述脉冲输出端联接，所述开关模块另一端接地，所述同步脉冲信号源与所述快速开关部件的触发模块联接以控制所述快速开关部件的所述开关模块的开或闭。

根据本专利背景技术中对现有技术所述，现有技术中主要使用0~±800v 的高压，脉冲幅度只有±800V ，脉冲宽度高达100ms 左右，无法满足精度要求，同时相应的电路结构也较复杂，反应也较慢；而本实用新型公开的用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路，通过对快速开关采用>2V的上升沿进行触发，使得快速开关迅速吸合，形成有效的下拉脉冲，较传统高压开关，不需要加热功率或复杂的驱动电路，同时还具有非常短的恢复时间和低抖动优点，同时主电路实现了结构简单、成本更低，性能更加稳定以及滤波性能更好的优点。

本实用新型用于一种高压下拉脉冲发生装置，该装置还包括一主电路，所述主电路的脉冲输入为所述驱动电路的脉冲输入；所述主电路包括主脉冲输入端，主直流电源，主电路第一输出端，主电路第二输出端；所述主脉冲输入端与所述驱动脉冲输出端联接，所述主脉冲输入端通过主电路第一滤波模块与第一分流器和第二分流器的第一段联接，所述第一分流器的第二端与所述主电路第二输出端联接，所述第二分流器的第二端与所述主电路第一输出端联接

另外，根据本实用新型公开的用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路还具有如下附加技术特征：

进一步地，所述串联高压电阻包括串联的第一高压电阻和第二高压电阻。

更进一步地，所述第一高压电阻和所述第二高压电阻之间具有主电路第一滤波模块。

优选地，所述主电路第一滤波模块包括多个并联电容。

更进一步地，所述第二高压电阻并联有第二稳压管（D2）。

进一步地，所述快速开关部件为HTS150快速开关。

进一步地，所述脉冲驱动电路还包括第11稳压管和第10稳压管，所述第11稳压管的1端与所述快速开关部件的2端联接，所述快速开关部件的2端接地，所述第11稳压管的2端和所述第10稳压管的1端与所述快速开关部件的1端联接，所述第10稳压管的2端与所述快速开关部件的3端联接。

进一步地，所述脉冲驱动电路还包括两端与所述快速开关部件的2端和3端联接的电容组。

进一步地，所述脉冲驱动电路还包括一端接地另一端与所述快速开关部件的2端联接的电感部件。

进一步地，所述第11稳压管还并联一电阻。

在本案的一个实施例中，单极性高压直流电源PIEHV信号经主电路第一滤波模块，串联上第一高压电阻和第二高压电阻后连接到快速开关部件的开关模块的一端；此时同步脉冲信号源发出一个>2V的上升沿触发信号，快速开关模块闭合使得脉冲输出端与GND短接，从而使得脉冲输出端获得一个PIEHVà0的下拉脉冲，此脉冲的幅值决定于PIEHV的电压，宽度决定于快速开关的闭合时间。

本案中的快速开关采用的是HTS150开关，其可生成精确的振幅高达15KV的高压脉冲，HTS150有5个引脚，当同步脉冲信号源给出一个快速的前沿和低脉冲时，HTS150开关工作，迅速吸合，较传统高压开关，其不需要加热功率或复杂的驱动电路，同时还具有非常短的恢复时间和低抖动优点。

相应的装置中的主电路相应描述如下：

同时，所述主电路第一滤波模块包括多个串联电容。

同时，所述主电路还包括主电路第二滤波模块，所述主电路第二滤波模块的一端接地，另一端与所述主电路第一输出端联接。

进一步地，所述主电路第二滤波模块与所述主电路第一输出端之间串联电阻。

同时，所述第一分流器和所述第二分流器的第一段通过电阻和电感部件的串联电路接地。

在所述主电路的一个实施例中，主电路中，第一分流器R31和第二分流器（R39和R33串联）的第一端通过电阻（R36、R37、R38、R40串联）和电感L6接地；主直流电源HV通过电阻（R29和R30串联）分别与第一分流器和第二分流器的第一端相连，由此，使电路稳定。

在主电路第一滤波模块（C50、C51、C52、C53四个串联电容）作用下，主脉冲输入端产生的高压脉冲电源可生成±10KV的脉冲电压；主电路第二滤波器（C44、C45、C46、C47、C48、C49并联）过滤电压的脉冲部分，使主电路第一输出端HV out1输出稳定的直流高压；由此，使结构简单，价格便宜，性能稳定，滤波性能好。

其中，PLSin1为从驱动电路输入的0～10KV、10us级脉冲信号，HV为高压直流电源输入的0～30KV可调直流高压，C50、C51、C52、C53为耐压40KV,1000pF的电容，PLSin1通过这4个串联电容与HV耦合出一个下拉脉冲，再通过一个1K的电阻R31输出即HV out2（ HV out2=HV-PLSin1, PLSin1为脉冲幅值）；HV out1输出仍为HV不变，R39位高压可调电位器，用于对参数的微调。

当HV输出30KV的高压时，若主脉冲输入端输出10KV→0的脉冲信号，则输出端HVout1输出30KV的直流高压，输出端HV out2输出30KV→20KV的脉冲高压。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路的驱动电路原理图；

图2是用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路的主电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“横”、“竖”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“连通”、“相连”、“连接”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的实用新型构思如下，通过采用更加简便的快速开关进行操作，以及更稳定的电路结构，相较传统高压开关，不需要加热功率或复杂的驱动电路，同时还具有非常短的恢复时间和低抖动优点，同时主电路实现了结构简单、成本更低，性能更加稳定以及滤波性能更好的优点。

下面将参照附图来描述本实用新型，其中图1是具有用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路激光解析离子源装置原理示意图；图2是用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路的驱动电路原理图。

如图1-2所示，根据本实用新型的实施例，所述用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路包括：包括主电路（如图2所示）和驱动电路（如图1所示）；所述驱动电路包括单极性高压直流电源PEIHV，同步脉冲信号源TTL Trig，快速开关部件K4，驱动脉冲输出端PLSOut；所述单极性高压直流电源PEIHV通过串联高压电阻（R1和R2）与所述快速开关部件K4的开关模块一端4及所述脉冲输出端PLSOut联接，所述开关模块5另一端接地，所述同步脉冲信号源TTL Trig与所述快速开关部件K4的触发模块（1、2、3）联接以控制所述快速开关部件K4的所述开关模块（4、5）的开或闭。

另外，根据本实用新型公开的用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路还具有如下附加技术特征：

根据本实用新型的一些实施例，所述串联高压电阻包括串联的第一高压电阻R1和第二高压电阻R2，如图1所示。

优选地，所述第一高压电阻R1和第二高压电阻R2之间具有主电路第一滤波模块，如图1所示。

优选地，所述主电路第一滤波模块包括多个并联电容，如图1所示，包括C1-C7。

优选地，所述第二高压电阻R2并联有第二稳压管（D2）。

根据本实用新型的一些实施例，所述快速开关部件K4为HTS150快速开关。

根据本实用新型的一个实施例，所述脉冲驱动电路还包括第11稳压管D11和第10稳压管D10，所述第11稳压管D11的1端与所述快速开关部件K4的2端联接，所述快速开关部件K4的2端接地，所述第11稳压管D11的2端和所述第10稳压管D10的1端与所述快速开关部件K4的1端联接，所述第10稳压管D10的2端与所述快速开关部件K4的3端联接，如图1所示。

根据本实用新型的一个实施例，所述脉冲驱动电路还包括两端与所述快速开关部件的2端和3端联接的电容组（C101、C102、C22），如图1所示。

根据本实用新型的一个实施例，所述脉冲驱动电路还包括一端接地另一端与所述快速开关部件K4的2端联接的电感部件L3。

根据本实用新型的一个实施例，所述第11稳压管还并联一电阻R13。

在本案的一个实施例中，单极性高压直流电源PIEHV信号经主电路第一滤波模块（C1-C7），串联上第一高压电阻R1和第二高压电阻R2后连接到快速开关部件K4的开关模块（4、5）的一端；此时同步脉冲信号源TTL Trig发出一个>2V的上升沿触发信号，快速开关模块闭合（4、5短接）使得脉冲输出端PLSOut与GND短接，从而使得脉冲输出端PLSOut获得一个PIEHVà0的下拉脉冲，此脉冲的幅值决定于PIEHV的电压，宽度决定于快速开关部件K4的闭合时间。

本案中的快速开关部件K4采用的是HTS150开关，其可生成精确的振幅高达15KV的高压脉冲，HTS150有5个引脚，当同步脉冲信号源给出一个快速的前沿和低脉冲时，HTS150开关工作，迅速吸合，较传统高压开关，其不需要加热功率或复杂的驱动电路，同时还具有非常短的恢复时间和低抖动优点。

相应的装置中的主电路相应描述如下:

所述主电路包括主脉冲输入端PLSIn1，主直流电源HV，主电路第一输出端HVOut1，主电路第二输出端HVOut2；所述主脉冲输入端PLSIn1与所述驱动脉冲输出端PLSOut联接，所述主脉冲输入端PLSIn1通过主电路第一滤波模块与第一分流器R31和第二分流器（R39和R33串联）的第一段联接，所述第一分流器R31的第二端与所述主电路第二输出端HVOut2联接，所述第二分流器（R39和R33串联）的第二端与所述主电路第一输出端HVOut1联接

同时，所述主电路第一滤波模块包括多个串联电容C50，如图2所示。

同时，所述主电路还包括主电路第二滤波模块（串联组C48、C46、C44与串联组C49、C47、C45并联），所述主电路第二滤波模块的一端接地，另一端与所述主电路第一输出端HVOut1联接，如图2所示。

进一步地，所述主电路第二滤波模块与所述主电路第一输出端HVOut1之间串联电阻（R34、R35）。

同时，所述第一分流器R31和第二分流器（R39和R33串联）的第一段通过电阻R36、R37、R38、R40串联）和电感部件L6的串联电路接地。

在所述主电路的一个实施例中，主电路中，第一分流器R31和第二分流器（R39和R33串联）的第一端通过电阻（R36、R37、R38、R40串联）和电感L6接地；主直流电源HV通过电阻（R29和R30串联）分别与第一分流器R31和第二分流器（R39和R33串联）的第一端相连，由此，使电路稳定。

在主电路第一滤波模块（C50、C51、C52、C53四个串联电容）作用下，主脉冲输入端PLSIn1产生的高压脉冲电源可生成±10KV的脉冲电压；主电路第二滤波器（C44、C45、C46、C47、C48、C49并联）过滤电压的脉冲部分，使主电路第一输出端HV out1输出稳定的直流高压；由此，使结构简单，价格便宜，性能稳定，滤波性能好。

其中，PLSin1为从驱动电路输入的0～10KV、10us级脉冲信号，HV为高压直流电源输入的0～30KV可调直流高压，C50、C51、C52、C53为耐压40KV,1000pF的电容，PLSin1通过这4个串联电容与HV耦合出一个下拉脉冲，再通过一个1K的电阻R31输出即HV out2（ HV out2=HV-PLSin1, PLSin1为脉冲幅值）；HV out1输出仍为HV不变，R39位高压可调电位器，用于对参数的微调。

当HV输出30KV的高压时，若主脉冲输入端输出10KV→0的脉冲信号，则输出端HVout1输出30KV的直流高压，输出端HV out2输出30KV→20KV的脉冲高压。

任何提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。

尽管参照本实用新型的多个示意性实施例对本实用新型的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本实用新型原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本实用新型的精神。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路，其特征在于,包括：

所述驱动电路包括单极性高压直流电源，同步脉冲信号源，快速开关部件，驱动脉冲输出端；

所述单极性高压直流电源通过串联高压电阻与所述快速开关部件的开关模块一端及所述脉冲输出端联接，所述开关模块另一端接地，所述同步脉冲信号源与所述快速开关部件的触发模块联接以控制所述快速开关部件的所述开关模块的开或闭。

2.根据权利要求1所述的用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路，其特征在于，所述串联高压电阻包括串联的第一高压电阻和第二高压电阻。

3.根据权利要求2所述的用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路，其特征在于，所述第一高压电阻和所述第二高压电阻之间具有驱动电路第一滤波模块。

4.根据权利要求3所述的用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路，其特征在于，所述驱动电路第一滤波模块包括多个并联电容。

5.根据权利要求2所述的用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路，其特征在于，所述第二高压电阻并联有第二稳压管（D2）。

6.根据权利要求1所述的用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路，其特征在于，所述快速开关部件为HTS150快速开关。

7.根据权利要求1所述的用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路，其特征在于，所述脉冲驱动电路还包括第11稳压管和第10稳压管，所述第11稳压管的1端与所述快速开关部件的2端联接，所述快速开关部件的2端接地，所述第11稳压管的2端和所述第10稳压管的1端与所述快速开关部件的1端联接，所述第10稳压管的2端与所述快速开关部件的3端联接。

8.根据权利要求1所述的用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路，其特征在于，所述脉冲驱动电路还包括两端与所述快速开关部件的2端和3端联接的电容组。

9.根据权利要求1所述的用于高压下拉脉冲发生装置的脉冲驱动电路，其特征在于，所述脉冲驱动电路还包括一端接地，另一端与所述快速开关部件的2端联接的电感部件。