150kV全固态高压脉冲发生器设计

Qiangjiguang Yu Lizishu/High Power Laser and Particle Beams（2012）

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摘要

设计了一种基于全固态MOSFET半导体开关器件的Marx脉冲发生器.充电回路用快恢复二极管代替充电电阻,减小了充电部分功率损耗；将主电路和驱动电路集成在一起,采用自取电模式给驱动电路供电；由光纤传输驱动信号,抑制了放电回路对触发信号的干扰；采用顺/逆时针方向环形分布的紧凑型拓扑结构,不仅减小了回路电感,而且实现了脉冲发生器的小型化与模块化.所设计的Marx发生器充电部分仅需提供900 V低压,用180级单元串联,获得最高幅值为150 kV、脉宽1～5 μs可调的高压快脉冲,前沿控制在500ns以内.利用该脉冲发生器在50 kΩ电阻和5 pF电容并联的等效负载上进行了一系列实验；比较分析了脉冲发生器工作过程中影响脉冲上升沿的几个主要因素,包括回路电感、MOSFET驱动电压及主回路分布电容等,并讨论了提升脉冲前沿的技术措施.

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关键词

All-solid-state switches,Clockwise/counter-clockwise ring-shaped compact configuration,Distributed capacitance,Marx generator,MOSFET

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