基于场效应管串并联拓扑结构的高压纳秒脉冲电源的研究

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1、分类号：TM834单位代码：10183研究生学号：201255E040密级：公开吉林大学硕士学位论文（专业学位）基于场效应管串并联拓扑结构的高压纳秒脉冲电源的研究StudyonHighVoltageGeneratorwithNano-secondRise-timeBasedonPowerMosfetsenSeriesandParallel作者姓名：邱健文类别：工程硕士领域（方向）：电气工程指导教师：刘卫平副教授韩磊高级工程师培养单位：仪器科学与电气工程学院2016年11月基于场效应管串并联拓扑结构的高压纳秒脉冲电源的研究StudyonHigh

2、VoltageGeneratorwithNanosecondRise-timeBasedonPowerMosfetsenSeriesandParallel作者姓名：邱健文领域（方向）：电气工程指导教师：刘卫平副教授韩磊高级工程师类别：工程硕士答辩日期：2016年11月26日未经本论文作者的书面授权，巧法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作枚的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵巧的法律责任。吉林大学硕七学位论文

3、原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引巧的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，巧已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意巧到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期；年月曰｜知｜本ｔ基于场效应管串并联拓扑结构的高压纳秒脉冲电源的研究摘要开关上升下降沿为毫秒，微秒甚至是纳秒级的脉冲电源在多种工业领域中都有广泛的应用。比如在医疗领域的电穿孔技术，在食品工业领域的超声除尘和

4、液体食品杀菌，电子工业领域的激光管驱动，高速摄影控制，阴极射线管的扫描电路等等。随着工业技术的发展，对这些这些脉冲电源提出了越来越高的要求，它们要能提供越来越快的开关速度，越来越高的脉冲电压幅度，越来越高的频率和越来越低的负载阻抗和功耗。它们要能在开关瞬间提供很大的瞬时的脉冲电压电流或功率，在以往，这些脉冲电源需要非常昂贵的真空弧光放电管，或闸流管器件和复杂的电路来实现。随着现代电力电子技术的发展，功率MOSFET和雪崩三极管的性能越来越高，在技术上为实现这类脉冲电源的特殊的性能要求提供了技术可能。经过精心的设计，使用这些功率MOSFET和雪

5、崩三极管等固体开关器件可以获得更简化的设计结构，更低廉的价格，可以达到纳秒级的上升沿和千伏级的脉冲电压幅度。本文旨在研究和设计这样一套基于纯固体电力电子器件即功率MOSFET和雪崩三极管的串并联拓扑结构的脉冲高压发生器，应该说，要实现这样一个高指标的设计目的，需要将雪崩三极管和功率MOSFET的性能指标发挥到最大程度，需要对它们的结构，性能，特点和参数有深入的掌握和了解，并对高频开关领域所涉及的杂散电感，寄生电容和震荡等问题有细致的考量和处理，对电路板设计和器件布置进行优化。本文首先对这些功率电力电子器件的结构，工作特点和性能进行了回顾，结合

6、高压脉冲发生器的技术需求进行了有针对性的总结和分析，进而提出了自己的设计思路，通过仿真和搭建实际测试电路进行了比对分析和总结，细致研究了电路拓扑结构与开关波形畸变的关系，分析了影响波形上升沿和下降沿的因素和导致开关波形震荡和过冲的原因，得出了符合性能需求的设计方案。关键词：纳秒上升沿，脉冲发生器，功率MOSFET，雪崩三极管，Marx发生器IStudyonHighVoltageGeneratorwithNanosecondRise-timeBasedonPowerMosfetsenSeriesandParallelAbstractPulseg

7、eneratorswithswitchingtimeofmilliseconds,microsecondsorevennanosecondsarewidelyusedinvariousindustrialfieldsandhaveawiderangeofapplications,suchaselectricpermeabilityanddruginjectiontherapyinthemedicalfield,thefoodindustryinthefieldofultrasonicdusteliminationandliquidfoodst

8、erilization,theelectronicsindustryinthefieldoflasertube-driven,high-speedphotograp