4-41  高重频高压窄脉冲源

冯仕云  梁勤金  谢松杨

早期国内外研究的窄脉冲源重频低（几十至几百赫兹）、峰值电压小；近10年来发展起来的全固态高重频高压窄脉冲源，电压大（可达到3 kV）、峰值功率高、重频可达10⁵赫兹量级。

要得到高峰值电压大电流的快脉冲，可以采用高压快速开关管构成的MAX电路，电路有串联充电并联放电和并联充电串联放电两种，前者的特点是重频低、充电电压高，为（N-1）BVCEO＜VCC＜BVCER 。后者的特点是重频高、输出电压大、速度快。因此大多采用MAX电路。图1是并联充电串联放电电路型式。

　　图1中，使用的全固态高压高速开关管参数一致性要好，且要求电压高、速度快、频带宽。脉冲源技术参数达到：重频100 kHz，脉冲峰值电压约3 kV，上升沿300 ps，脉冲半高宽小于300 ps，重频200 kHz，脉冲峰值电压达到2.4 kV，和2000年进口的同类脉冲源水平相当，且脉宽更窄。

实验研究表明：（1）每级都采用并联多个高压快速开关管，保证脉冲源能更有效的工作；（2）后几级的电容相对前几级加大，为了增加输出的峰值。但会使脉冲的后沿变得不光滑，可以明显看出后沿有个缺口。这是由于突然增加电容使电路的传输性能改变所致；当只要求幅度而对后沿没太严格要求时，这样设计也是允许的；（3）每一级并联的高压快速开关管的各参数一致性必须良好，这样可保电路综合性能良好；（4）整体散热非常关键，散热不好，会直接导致电路工作效率降，甚至不能工作；（5）电路分散性比较大，同样的设计和制作，会出现不同的调试结果：峰值电压相差上百伏甚至几百伏；（6）设计好的传输线对整个电路非常重要，由于电流的变化很快，分布电感不允许太大。另外设计的传输线还要具有小的传输线电容，以便能更好的控制总的充电电容。