赵 涛 张海燕 邵 杰 蔡 平

1（中国科技大学国家同步辐射实验室 合肥230029）

2（中国科学院强磁场科学中心 合肥 230031）

大功率双极性脉冲源在废气处理、食品杀菌、材料改性、PDP等很多领域有广泛应用[1–8]。目前，此类脉冲源的结构复杂，脉冲边沿不够陡峭，效率较低[9–11]。基于固态器件的脉冲发生器因其效率高、控制灵活、体积较小等优点而广受关注[1,12–14]，文献[9]提出两个多级结构结合起来以实现正或负的输出脉冲，边沿时间很快，但结构复杂，且其的固态器件是硬开关，效率低。文献[1]对此作了改进，在一个拓扑中实现双极性输出，但结构依然复杂，且很难实现多个开关的同步。基于固态器件的脉冲发生器寿命长，工作稳定，通过对输入方波微分或通过短路传输线可产生双极性脉冲源，但须增加输入方波电路，使电路复杂化[15]。在文献[16, 17]中，为产生高压输出脉冲，还引入高压直流电压，也增加了电路的复杂性。文献[10]给出了一种性能良好的大功率双极性脉冲源，但功率器件工作于硬开关状态。

在很多应用中需要陡峭的脉冲沿，陡峭的脉冲沿可抑制二次电子发射，从而减小能耗；在细胞试验中，陡峭的脉冲沿能降低细胞死亡率。周期性矩形高压脉冲用于KPT晶体反转，要求脉冲上升沿陡峭，以利于电畴的快速形成，提高极化反转质量[18]。

本文利用固态器件分布电容小的特性以及快恢复二极管的高速特性研制双极性源，分析和仿真结果表明该脉冲源有如下特点：升压比高、电压应力小、结构较简单、效率高、输出脉冲边沿陡峭、频率较高、正负对称，寄生电容和输入电感的谐振可使开关器件软开通。……