(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211143908.9 (22)申请日 2022.09.20 (71)申请人 无锡炬脉电源科技有限公司 地址 214400 江苏省无锡市江阴市澄江中 路159号A座120 5-27室 (72)发明人 屈光辉　 (74)专利代理 机构 南京鼎傲知识产权代理事务 所(普通合伙) 32327 专利代理师 刘焕敏 (51)Int.Cl. H03K 3/57(2006.01) H02M 9/04(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种紧凑型高压纳秒脉冲电源 (57)摘要 本发明公开了一种紧凑型高压纳秒脉冲电 源， 涉及脉冲功率技术领域； 包括电源适配器、 高 压直流电源、 限流电阻、 储能电容、 高压开关模 块、 负载； 220V交流电源与电源适配器输入端连 接； 电源适配器输出端与高压直流电源输入端 连 接； 高压直流电源输出端与限流电阻的一端连 接， 限流电阻的另 一端分别与储能电容、 高压开 关模块连接， 储能电容的另一端分别 与220V交流 电源、 地信号连接， 负载连接在高压开关模块与 地信号之间； 高压直流电源输出端经限流电阻向 储能电容充电； 储能电容放电， 导致高压开关模 块导通， 储能电容、 高压开关模块和负载组成放 电回路， 通过负载输出脉冲信号。 本发明具有高 性能、 工作稳定、 结构简单、 小体积、 散热效果好 等优势。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 115459745 A 2022.12.09 CN 115459745 A 1.一种紧凑型高压纳秒脉冲电源， 其特征在于， 包括24V电源适配器(2)、 高压直流电源 (3)、 限流电阻(4)、 储能电容(5)、 高压开关模块(6)、 负载(7)； 220V交流电源(1)与所述限流电阻(4)的一端连接， 所述限流电阻(4)的另一端分别与 储能电容(5)、 高压开关模块(6)连接， 所述储能电容(5)的另一端分别与220V交流电源(1)、 地信号(8)连接， 所述负载(7)连接在高压开关模块(6)与地信号(8)之间； 所述24V电源适配 器(2)、 高压直流电源(3)依次串联在所述220V交流电源(1)与所述 限流电阻(4)之间或者 24V电源适配器(2)、 高压直流电源(3)分别并联在所述220V交流电源(1)的两端； 所述高压 直流电源(3)输出端经限流电阻(4)向储能电容(5)充电； 所述储能电容(5)放电， 导致高压 开关模块(6)导通， 由储能电容(5)、 高压开关模块(6)和负载(7)组成放电回路， 通过负载 (7)输出脉冲信号。 220V交流电源(1)与所述24V电源适配器(2)输入端连接； 所述24V电源适配器(4)输出 端与高压直流电源(3)输入端连接； 所述高压直流电源(3)输出端与限流电阻(4)的一端连 接， 所述限流电阻(4)的另一端分别与储 能电容(5)、 高压开关模块(6)连接， 所述储能电容 (5)的另一端分别与220V交流电源(1)、 地信号(8)连接， 所述负载连接在高压开关模块(6) 与地信号(8)之间； 所述高压直流电源(3)输出端经限流电阻(4)向储能电容(5)充电； 所述 储能电容(5)放电， 导致高压开关模块(6)导通， 由储能电容(5)、 高压开关模块(6)和负载 (7)组成放电回路， 通过负载(7)输出 脉冲信号。 2.根据权利要求1所述的一种紧凑型高压纳秒脉冲电源， 其特征在于， 所述高压开关模 块(6)主电路包括半导体放电管TSS1～半导体放电管TSS10及均压电阻R1～均压电阻R10， 所述半导体放电管TSS1～半导体放电管TSS10依次串联， 所述均压电阻R1～均压电阻R10依 次串联， 所述均压电阻R1～均压电阻R10 分别与半导体放电管TSS1～半导体放电管TSS10并 联； 所述高压直流电源(3)输出端通过限流电阻(4)与半导体放电管TSS1首端相连， 所述半 导体放电管TS S10尾端与负载(7)输入连接 。 3.根据权利要求2所述的一种紧凑型高压纳秒脉冲电源， 其特征在于， 所述高压开关模 块(6)主电路采用铝基电路板(10)， 且所述铝基电路板(10)背面采用了AlN陶瓷散热片(9)， 采用双组份液态环氧树脂封装胶水(13)将 高压开关模块(6)灌封为尺寸为95 ×55×50mm3 的模块， 引出高压开关模块(6)的正负极导线(12)。 4.根据权利要求3所述的一种紧凑型高压纳秒脉冲电源， 其特征在于， 将高压直流电源 (3)、 限流电阻(4)、 储能电容(5)、 高压开关模块(6)封装于尺寸为2 70×120×120mm3的封装 箱内。 5.根据权利要求4所述的一种紧凑型高压纳秒脉冲电源， 其特征在于， 紧凑型高压纳秒 脉冲电源的测试电路为： 所述高压直流电源(3)正极与限流电阻(4)的第一端连接， 高压直 流电源(3)的负极分别和储能电容(5)的第二端、 同轴分流器(14)的负极、 地信号连接， 限流 电阻(4)的第二端分别和储 能电容(5)的第一端、 高压开关模块(6)的第一个半导体放电管 TSS1的首端连接， 高压开关模块6的最后一个半导体放电管TSS10尾端与负载(7)的第一端 连接， 负载(7)的第二端与同轴分流器(14)的正极连接， 同轴分流器(14)的另一端 连接示波 器(15)。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115459745 A 2一种紧凑型高压纳秒脉冲电源 技术领域 [0001]本发明涉及脉冲功率 技术领域， 具体涉及一种紧凑型高压纳秒脉冲电源。 背景技术 [0002]高压纳秒脉冲电源作为脉冲功率技术现今的主要研究方向之一， 广泛应用于军 事、 工业、 医学、 生物等领域。 当今， 为了满足国防和工业等领域的特殊需求， 高输出功率和 快输出前沿已不是单纯追求的目标， 脉冲电源体积小、 重量轻同样重要。 由于功 率开关的制 造工艺限制， 经单个半导体固态开关构成的脉冲电源耐压仅kV左右， 不能满足脉冲电源几 十kV的高压输出。 因此， 通常使用晶闸管、 IGBT或MOSFET等半导体固态开关串并联的形式。 采用半导体固态开关串并联的方式， 难免出现如开关不能被同步触发， 开关承受电压不均， 开关保护电路设计不合理、 输出脉冲前沿缓慢等问题。 这些问题直接导致的半导体固态开 关串并联模组脉冲指标低、 成本昂贵、 设备复杂、 体积巨大、 寿命短， 从而限制了高压纳秒脉 冲电源的发展。 发明内容 [0003]基于背景技术存在的技术问题， 本发明提出了一种紧凑型高压纳秒脉冲电源， 以 解决现有技 术脉冲指标低、 设备复杂、 体积巨大等问题。 [0004]本发明采用的技 术方案是： [0005]一种紧凑型高压纳秒脉冲电源， 其特征在 于， 包括24V电源适配器、 高压直流电源、 限流电阻、 储能电容、 高压开关模块、 负载； [0006]220V交流电源与所述限流电阻的一端连接， 所述限流电阻的另一端 分别与储能电 容、 高压开关模块连接， 所述储能电容的另一端分别与220V交流电源、 地信号连接， 所述负 载连接在高压开关模块与地信号之间； 所述2 4V电源适配器、 高压直流电源依次串联在所述 220V交流电源与所述限流电阻之间或者24V电源适配器、 高压直流电源分别并联在所述 220V交流电源的两端； 所述高压直流电源输出端经限流电阻向储能电容充电； 所述储能电 容放电， 导致高压开关模块导通， 由储能电容、 高压开关模块和负载组成放电回路， 通过负 载输出脉冲信号。 [0007]进一步地， 所述高压开关模块主电路包括半导体放电管TSS1～半导体放电管 TSS10及均压电阻R1～均压电阻R10， 所述半导体放电管TSS1～半导体放电管TSS10依次串 联， 所述均压电阻R1～均压电阻R10依次串联， 所述均压电阻R1～均压电阻R10分别与半导 体放电管TSS1～半导体放电管TSS10并联； 所述高压直流电源输出端通过限流电阻与半导 体放电管TS S1首端相连， 所述半导体放电管TS S10尾端与负载输入连接 。 [0008]进一步地， 所述高压开关模块主电路采用铝基电路板， 且所述铝基电路板背面采 用了AlN陶瓷散热片， 采用双组份液态环氧树脂封装胶水将高压开关模块灌封为尺寸为 95mm×55mm×50mm的模块， ， 引出高压开关模块的正负极导线。 [0009]进一步地， 将高压直流电源、 限流电阻、 储能电容、 高压开关模块封装于尺寸为说　明　书 1/5 页 3 CN 115459745 A 3