高压感应加法器的制作方法

产生具有快速上升时间的高压脉冲具有挑战性。例如，为了实现高压脉冲(例如，大于约10kV)的快速上升时间(例如，小于约50ns)，脉冲上升的斜率必须非常陡峭。这种陡峭的上升时间很难产生。使用标准电气元件以紧凑的方式尤其困难。另外难以产生具有可变脉冲宽度和/或可变高脉冲重复率的快速上升时间的这种高压脉冲。

技术实现要素：

公开了一种高压感应加法器。在一些实施例中，高压感应加法器包括第一加法器电路和第二加法器电路。第一加法器电路包括：第一源；第一开关，所述第一开关与第一源电耦合；第一变压器芯；第一多个初级绕组，所述第一多个初级绕组绕第一变压器芯缠绕并与第一开关电耦合。第二加法器电路包括：第二源；第二开关，所述第二开关与第二源电耦合；第二变压器芯；第二多个初级绕组，所述第二多个初级绕组绕第二变压器芯缠绕并与第二开关电耦合。高压感应加法器包括绕第一变压器芯和第二变压器芯两者缠绕的一个或多个次级绕组，以及与多个次级绕组耦合的输出。

公开了一种高压感应加法器。在一些实施例中，高压感应加法器包括：多个电压源；多个开关，多个开关中的每个开关与多个电压源中的相应一个电耦合；多个变压器芯；多个初级绕组，多个初级绕组中的每个初级绕组围绕多个变压器芯中的相应一个缠绕，并且多个初级绕组中的每个初级绕组与多个开关中的相应一个电耦合；以及绕多个变压器铁芯缠绕的次级绕组。

在一些实施例中，高频感应加法器的体积小于约0.2m³、1.0m³、2.0m³、5.0m³等，和/或质量小于约1200kg、1000kg、750kg、500kg、250kg、150kg、125kg、100kg、50kg等。

在一些实施例中，高频感应加法器在输出端产生具有大于约50kV的电压的输出信号。在一些实施例中，输出电压可以高达20kV、100kV、250kV、500kV、1MV等。

在一些实施例中，输出信号具有小于约200ns、100ns、33ns、20ns、3ns等的上升时间。

在一些实施例中，输出信号具有可变或变化的脉冲重复频率和/或可变或变化的电压和/或可变或变化的脉冲宽度。

在一些实施例中，高压感应加法器驱动具有小于约1000ohms、200ohms、100ohms、20ohms、2ohms等的阻抗的负载。

在一些实施例中，第一多个初级绕组和第二多个初级绕组各自包括导电片。

公开了一种高压感应加法器。高压感应加法器包括第一加法器电路和第二加法器电路。第一加法器电路包括：第一源；第一开关，所述第一开关与第一源电耦合；第一变压器芯，具有带有第一中心孔的圆环形状，所述第一变压器芯与第一开关电耦合。第二加法器电路包括：第二源；第二开关，所述第二开关与第二源电耦合；第二变压器芯，具有带有第二中心孔的圆环形状，所述第二变压器芯与第二开关电耦合。该高压感应加法器包括次级绕组，该次级绕组包括：内杆，其设置在第一中心孔和第二中心孔内；外圆筒，所述外圆筒围绕第一变压器芯和第二变压器芯。高压感应加法器包括与外圆筒和内杆耦合的输出。内杆和外圆筒可以电耦合以形成变压器电路的次级绕组。

在一些实施例中，外圆筒包括围绕第一变压器芯的第一圆筒和围绕第二环的第二圆筒，所述第一圆筒和第二圆筒电连接。

在一些实施例中，内杆包括金属例如铝，和/或外圆筒包括金属例如黄铜。

在一些实施例中，高频感应加法器在输出端产生具有大于约20kV、50kV、100kV、250kV、500kV、1MV等的电压的输出信号。

在一些实施例中，输出信号具有小于约200ns、100ns、33ns、20ns、3ns等的上升时间。

在一些实施例中，输出信号具有可变或变化的脉冲重复频率和/或可变或变化的电压和/或可变或变化的脉冲宽度。

在一些实施例中，高频感应加法器的体积小于约0.2m³、1.0m³、2.0m³、5.0m³等，和/或质量小于约1200kg、1000kg、750kg、500kg、250kg、150kg、125kg、100kg、50kg等。

在一些实施例中，高压感应加法器驱动具有小于约1000ohms、200ohms、100ohms、20ohms、2ohms等的阻抗的负载。提及这些说明性实施例不是为了限制或限定本公开，而是为了提供实例以帮助理解它。在具体实施方式中讨论了另外的实施例，并且在那里提供了进一步的描述。通过检查本说明书或通过实践所呈现的一个或多个实施例，可以进一步理解由各种实施例中的一个或多个提供的优点。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点。

图1示出了根据本发明一些实施例的示例性感应加法器的框图。

图2示出了根据本发明一些实施例的另一示例感应加法器的框图。

图3是根据一些实施例的堆叠感应加法器的照片。

图4是根据一些实施例的堆叠感应加法器的照片。

图5示出了三个曲线图，示出了来自示例堆叠感应加法器的不同输出电压。

图6示出了根据一些实施例的组合的感应加法器。

图7是根据一些实施例的具有同轴变压器的感应加法器的框图。

图8是根据一些实施例的堆叠感应加法器的图像。

图9示出了根据一些实施例的感应加法器的侧剖视图。

图10包括根据一些实施例的感应加法器的两个图像。

图11是具有同轴变压器的感应加法器的照片。

图12是并行的两个感应加法器的框图。

图13A示出了根据一些实施例的从感应加法器产生的波形。

图13B示出了根据一些实施例的从感应加法器产生的波形。

具体实施方式

一些实施例涉及高压感应加法器，其可包括多个源和开关电路，其经由绕多个变压器芯缠绕的多个初级绕组而与多个变压器耦合。单个次级绕组(或多个次级绕组)可以绕多个变压器芯中的每个缠绕。在一些实施例中，感应加法器的体积小于约0.2m³、1.0m³、2.0m³、5.0m³等，和/或质量小于约1200kg、1000kg、750kg、500kg、250kg、150kg、125kg、100kg、50kg。在一些实施例中，感应加法器的输出信号可具有大于约5kV、8kV、20kV、50kV、100kV、250kV、500kV、1MV的平顶电压。

在一些实施例中，感应加法器可以是具有多个堆叠的开关电路板的模块化系统。在一些实施例中，感应加法器可以以小于大约200ns、100ns、33ns、20ns、3ns等的上升时间，驱动1000ohms、200ohms、100ohms、20ohms、2ohms等负载到大于约5kV、8kV、20kV、50kV、100kV、250kV、500kV、1MV或更大的电压。在一些实施例中，感应加法器可以产生高达100ns的可变脉冲宽度。在一些实施例中，感应加法器可以在大于约2kHz、10kHz、25kHz、300kHz、6MHz等的频率下操作。在一些实施例中，感应加法器可以提供具有约1ns、22ns、400ns、1000ns等的脉冲宽度的输出脉冲。

在一些实施例中，感应加法器可以包括多个PCB堆叠，每个PCB可以并联充电。在一些实施例中，堆叠的中心可以包括单匝同轴变压器，其布置成使得每个PCB堆叠的次级输出电压串联地增加，这意味着总输出电压与堆叠中的PCB的数量成比例。在一些实施例中，同轴传递可包括穿过变压器中心的杆。例如，杆可以处于高电压，而变压器芯的直径之外的一组铜环可以完成电流路径和/或形成可以填充油的密封腔。在一些实施例中，堆叠的顶部(输出)可以直接连接到50Ω同轴电缆，其可以与负载连接。在一些实施例中，输出可以连接到同轴传输线和/或平面传输线，例如，阻抗在大约0.1ohms和100ohms之间。

在一些实施例中，堆叠中的每个PCB可以贡献1.6kV的电压。因此，包括16个PCB的感应加法器可以产生25kV的输出信号；堆叠在一起的两个感应加法器可产生20kV的输出信号。两个感应加法器可以串联或并联堆叠。或者，堆叠中的每个PCB可提供约100V至12kV的电压。可堆叠任何数量的这些PCB以形成具有更高电压的感应加法器。

可以设计和/或构造堆叠中的每个PCB和/或电路以减少杂散电感。例如，可以减小PCB厚度。作为另一个示例，变压器芯可以包括放置在电路板上方的上部和放置在电路板下方的下部。PCB上的每个电路可以例如包括4、8、16、32、64、96或更多个开关。这些开关可以包括任何类型的半导体开关，例如Si、SiC、GaN等开关。在一些实施例中，从电路的初级侧测量，每个PCB可具有小于约300nH、30nH、3nH、0.3nH等的电感。

可以设计和/或构造堆叠中的每个PCB和/或电路以减少杂散电容。例如，可以使用同轴变压器来减少杂散电容。作为另一个示例，次级绕组可以分组为围绕变压器芯径向分布的四个或八个簇。例如，变压器的杂散电容可小于约600pF、300pF、100pF、70pf、50pf、30pF、10pF、5pF、1pf等。杂散电容可以是等效的寄生电容，例如当从电路的次级侧测量/观察，与负载并联出现。

在一些实施例中，高频感应加法器可包括：第一源；第一开关，其与第一源电耦合；第一变压器芯；第一多个初级绕组，其绕第一变压器芯缠绕并与第一开关电耦合；第二源；第二开关，其与第二源电耦合；第二个变压器芯；第二多个初级绕组，其绕第二变压器芯缠绕并与第二开关电耦合；一个或多个次级绕组，其绕第一变压器芯和第二变压器芯两者缠绕；以及与第二多个绕组耦合的输出。在一些实施例中，高压感应加法器的体积小于约0.2m³、1.0m³、2.0m³、5.0m³等；和/或质量小于约1200kg、1000kg、750kg、500kg、250kg、150kg、125kg、100kg、50kg等，和/或在输出端产生电压大于约5kV、8kV、20kV、50kV、100kV、250kV、500kV、1MV等的输出信号。在一些实施例中，感应加法器的输出信号的上升时间可小于大约20ns。在一些实施例中，感应加法器的输出信号可以具有可变或变化的脉冲重复频率。在一些实施例中，感应加法器的输出信号可具有小于约200ns、100ns、33ns、20ns、3ns等的上升时间。在一些实施例中，感应加法器可提供脉冲宽度约为1ns、22ns、400ns、1000ns等的输出脉冲。在一些实施例中，感应加法器的输出信号可具有可变或变化的脉冲宽度。在一些实施例中，感应加法器的输出信号可以具有可变或变化的输出电压。

在一些实施例中，感应加法器可以驱动各种阻抗的负载。例如，感应加法器可以驱动50ohms的负载。作为另一个示例，感应加法器可以驱动100ohms的负载。作为另一个示例，感应加法器可以驱动1000ohms的负载。作为另一个示例，感应加法器可以驱动10,000ohms的负载。作为另一个示例，感应加法器可以驱动20,000ohms的负载。作为另一个示例，感应加法器可以驱动大约1000ohms、200ohms、100ohms、20ohms、2ohms等的负载。

图1示出了根据本发明一些实施例的示例感应加法器100的框图。感应加法器100可以包括多个级，每个级包括通过初级绕组与一个或多个变压器115耦合的源105和/或开关电路110。在一些实施例中，初级绕组可包括多个单匝初级绕组。次级绕组可以绕所有(或至少一个以上)多个电路的多个变压器115缠绕。次级绕组可以与负载120耦合。可以使用任何数量的电路。例如，输出电压和/或输出电流可取决于初级绕组与次级绕组的比率。输出电压和/或输出电流例如可以取决于级的数量(例如，每个级可以包括至少一个源105、开关电路110和/或初级绕组)。

在一些实施例中，驱动器电路105可包括单个电源或多个电源。在一些实施例中，源105可以包括或有效地充当电容器。可以使用任何类型的电源。

在一些实施例中，每个开关电路110可以包括可以切换高电压的任何固态开关器件，例如固态开关、IGBT、FET、MOSFET、SiC结式晶体管、GaN开关或类似的器件。每个开关电路110可以例如包括集电极和发射极(或者，例如源极和漏极)。每个开关电路110以及每个开关110可以包括各种其他组件。每个单独的开关可以包括并联、串联或者它们的一些组合方式的多个开关，其可以与变压器115耦合。

在一些实施例中，源105和/或开关电路110的组合可以包括快速电容器和/或电感器。

当开关电路110闭合时，来自相关源105的能量可以放电到相关变压器115的初级绕组中。

在一些实施例中，负载120可包括紫外光源。在一些实施例中，负载120可包括高功率微波源、非线性传输线、带线突跳器(strip line kicker)、半导体蚀刻系统、医疗装置、介质阻挡放电装置、低温等离子体产生装置、低温度等离子弧装置、水电解质电阻器、电容器、电缆等、或它们的一些组合。

此外，在一些实施例中，在每个开关周期期间，源105内的能量可能基本上不耗尽，这可以允许更高的脉冲重复频率。例如，在一个开关周期中，可以排出存储在源105内的5％-50％的能量。作为另一个示例，在一个开关周期中，可以排出存储在源105内的10％-40％的能量。作为又一个示例，在一个开关周期中，可以排出存储在源105内的15％-25％的能量。作为又一个示例，在一个开关周期中，可以排出存储在源105内的0.1％-10％的能量。

每个开关电路110和源105可以与变压器115耦合。变压器115例如可以包括电容器、电感器、电阻器、其他器件或它们的一些组合。变压器115可包括圆环形变压器芯，其具有多个初级绕组和绕变压器芯缠绕的一个或多个次级绕组。在一些实施例中，可能存在比次级绕组更多的初级绕组。在一些实施例中，可能存在比次级绕组更少的初级绕组。

在一些实施例中，变压器115可包括圆环形变压器芯，其包括空气、铁、铁氧体、软铁氧体、MnZn、NiZn、硬铁氧体、粉末、镍-铁合金、非晶金属、玻璃金属或它们的一些组合。

在一些实施例中，变压器初级到次级杂散电容和/或变压器次级杂散电容可以低于大约10pF、低于大约100pF、低于大约1,000pF、大约33pF等，如在/从初级侧观察/测量的那样。在一些实施例中，次级杂散电容和初级杂散电容的总和可以小于约1pF、10pF、20pF、200pF、1200pF、66pF等，如在/从电路的次级侧观察/测量的那样。

在一些实施例中，从初级侧观察/测量的变压器的次级杂散电感和/或变压器的初级杂散电感可具有电感值，例如1nH、2nH、5nH、10nH、20nH，约1nH和1,000nH之间，小于约0.1nH，小于约12nH等。

在一些实施例中，可以设计具有低杂散电容的感应加法器。例如，感应加法器和/或源电路和/或开关电路和/或变压器电路内的所有杂散电容的总和可以低于500pF。这可以包括例如变压器电路杂散电容、开关电路杂散电容、其他杂散电容或其一些组合。杂散电容可以是与负载并联出现的等效寄生电容，例如，当从电路的次级侧测量/观察。

变压器115的初级绕组可包括多个单绕组。例如，每个初级绕组可以包括单个导线，该单个导线绕圆环形变压器芯的至少大部分缠绕并终止于变压器芯的任一侧。作为另一个示例，初级绕组的一端可以终止于开关电路110的集电极，而初级绕组的另一端可以终止于源105。根据应用，可以使用串联或并联的任何数量的初级绕组。例如，可以将约1、5、10、20、40、50、100、116、200、250、300等等或更多的绕组用于初级绕组。

次级绕组可以包括绕每个变压器缠绕任意次的单根导线。例如，次级绕组可包括5、10、20、30、40、50、100等绕组。作为另一个示例，次级绕组可包括管、片和/或金属环。在一些实施例中，次级绕组可以环绕变压器芯缠绕并穿过部分电路板(例如，如图3和/或图4所示)。例如，变压器芯可以定位在电路板上，电路板中的多个槽围绕变压器芯的外侧轴向布置，并且电路板中的内部槽位于圆环形变压器芯的中心。次级绕组可以绕圆环形变压器芯缠绕并缠绕穿过槽和内部槽。次级绕组可包括高压线。

在一些实施例中，负载120处的输出信号可以具有与由多个源105中的每一个单独地或组合地提供的脉冲频率成比例的脉冲频率。在一些实施例中，负载120处的输出信号可以具有与由多个源105中的每一个单独地或组合地提供的脉冲宽度成比例的脉冲宽度。

图2示出了根据一些实施例的另一示例感应加法器200的框图。感应加法器200可以包括多个电压源205和/或多个开关210。各个电压源可以由单个电压源215馈电。当每个开关210闭合时，初级电流I初级从多个电压源215流过绕多个变压器的相应变压器220缠绕的相应绕组。次级绕组可以绕多个变压器中的一个或多个缠绕，并且耦合到负载225。次级电流I次级可以从次级绕组流过负载225。

图3是根据一些实施例的堆叠感应加法器300的照片。在该示例中，具有四个变压器315的四个驱动器和开关电路310一个堆叠在另一个之上。在该示例中，每个驱动器和开关的各种组件与单个变压器315一起放置在单个电路板305上。驱动器和开关通过分布在变压器周围的多个绕组与变压器耦合。次级绕组320绕四个变压器315缠绕。例如，感应加法器300可以包含小体积感应加法器。

图4是根据一些实施例的堆叠感应加法器400的照片。在该示例中，堆叠感应加法器400是包括六个驱动器和开关电路以及次级变压器420的感应加法器440。在该示例中，每个驱动器和开关的各种部件与单个变压器一起放置在单个电路板上。驱动器和开关通过分布在变压器周围的多个绕组与变压器耦合。例如，感应加法器400可以是小体积感应加法器。

围绕每个感应加法器400的每个芯的初级绕组可以包括导电片，该导电片包括变压器的初级绕组。

感应加法器440可以与第二变压器420耦合。例如，感应加法器440的输出(例如，其可以包括感应加法器100、200、300等)可以与次级变压器420耦合。次级变压器420可以提供具有比由感应加法器440提供的电压更高的输出电压的输出。在该示例中，次级变压器420包括绕四个变压器芯445缠绕的初级绕组435和绕四个变压器芯445缠绕的次级绕组440。虽然示出了四个变压器芯，但是可以使用任何数量。例如，四个变压器芯445可包括空气、铁、铁氧体、软铁氧体、MnZn、NiZn、硬铁氧体、粉末、镍-铁合金、非晶金属、玻璃态金属或它们的一些组合。初级绕组440例如可以包括绕变压器芯缠绕的一个或多个导电片。

在一些实施例中，初级绕组和/或次级绕组可包括绕变压器芯的至少一部分缠绕的单个导电片。导电片可以绕变压器芯的外表面、顶表面和内表面缠绕。电路板上和/或内部的导电迹线和/或平面可以完成初级匝，并且将初级匝连接到其他电路元件。在一些实施例中，导电片可包括金属片。在一些实施例中，导电片可包括具有特定几何形状的管道、管和/或其他薄壁金属物体的部分。

在一些实施例中，导电片可以终止在电路板上的一个或多个焊盘上。在一些实施例中，导电片可以用两根或更多根导线终止。

在一些实施例中，初级绕组可包括已涂覆在变压器芯的一个或多个外表面上的导电涂料。在一些实施例中，导电片可包括已使用诸如热喷涂、气相沉积、化学气相沉积、离子束沉积、等离子体和热喷涂沉积等沉积技术沉积在变压器芯上的金属层。在一些实施例中，导电片可包括缠绕在变压器芯周围的导电带材料。在一些实施例中，导电片可包括已经电镀在变压器芯上的导体。在一些实施例中，可以使用多个并联的导线代替导电片。

在一些实施例中，绝缘体可以设置或沉积在变压器芯和导电片之间。例如，绝缘体可包括聚合物、聚酰亚胺、环氧树脂等。

图5示出了三个曲线图，示出了来自示例堆叠感应加法器(例如，堆叠感应加法器400)的不同输出电压。这些示例示出了感应加法器，其产生66kV、74kV和80kV的峰值输出电压。在该示例中，输出电压具有合适的脉冲宽度。虽然此示例仅显示了66kV示例的约20ns的合适上升时间和50-70ns的脉冲宽度，但对于75kV和80kV示例，也可使用上述根据本发明的实施例描述的感应加法器产生合适的脉冲宽度。此外，这些示例分别显示18.05ns、16.82ns和18.25ns的上升时间。

在该示例中，感应加法器400可以达到80kV的输出电压到电阻性负载，例如，3到6kΩ。在这个示例中，输出电压从66kV到80kV产生了17到19ns的上升时间。

一些实施例包括具有小体积的感应加法器。例如，图3和图4中的每一个示出了具有小体积的感应加法器(感应加法器300和感应加法器400)。小体积感应加法器可以包括体积小于约5m³、2.5m³、2.0m³、1.75m³、1.5m³、1.25m³、1.0m³、0.75m³、0.5m³、0.25m³等和/或质量小于约1200kg、1000kg、750kg、500kg、250kg、150kg、125kg、100kg、50kg等的感应加法器。

在一些实施例中，感应加法器(例如，图3和/或图4中所示的感应加法器)可以产生大约10ns、20ns、30ns、40ns、50ns等的脉冲宽度。在一些实施例中，感应加法器可以产生大于约20ns的脉冲宽度。在一些实施例中，感应加法器可以具有可变的脉冲宽度。例如，感应加法器可以产生具有第一脉冲宽度的第一脉冲和具有第二脉冲宽度的第二脉冲，其中第一脉冲宽度和第二脉冲宽度不同和/或第一脉冲宽度和第二脉冲宽度可以具有可变的脉冲宽度。

在一些实施例中，感应加法器(例如，图3和/或图4中所示的感应加法器)可以以小于约200ns、100ns、33ns、20ns、3ns等上升时间驱动1000ohms、200ohms、100ohms、20ohms、2ohms等负载到大于约5kV、8kV、20kV、50kV、100kV、250kV、500kV、1MV或更高的电压。在一些实施例中，感应加法器可以产生高达100ns的可变脉冲宽度。在一些实施例中，感应加法器可以在大于约2kHz、10kHz、25kHz、300kHz、6MHz等的频率下操作。在一些实施例中，感应加法器可以提供具有约1ns、22ns、400ns、1000ns等的脉冲宽度的输出脉冲。

在一些实施例中，感应加法器可产生平顶电压，其具有小于约88ns、50ns、25ns、10ns、5ns、3ns、1ns、0.1ns等的定时抖动。

在一些实施例中，感应加法器可产生大于约8kV、15kV、20kV、25kV、35kV、50kV、75kV、100kV、125kV、150kV、175kV、200kV等的平顶电压。

图6示出了根据一些实施例的组合感应加法器600。在该示例中，第一感应加法器605和第二感应加法器610与相反的极性组合以产生组合感应加法器600，其可以产生输出电压，该输出电压是第一感应加法器605和第二感应加法器610的输出电压的总和。第一感应加法器605和/或第二感应加法器610可包括任何数量的开关和/或变压器。例如，第一感应加法器605和/或第二感应加法器610的电容和/或电感可以包括这里讨论的任何值。在一些实施例中，多个感应加法器可以并联布置以驱动较低的阻抗负载，和/或产生较高的输出电压，和/或驱动较快的输出上升时间。

在一些实施例中，第一感应加法器605和/或第二感应加法器610可以或可以不与传输线耦合。

在一些实施例中，第一感应加法器605和第二感应加法器610可以接地以产生相反的极性。在一些实施例中，组合感应加法器600可以包括中心接地参考。图7是根据一些实施例的具有同轴变压器750的感应加法器700的框图。该图示出了同轴变压器750的横截面。同轴变压器750包括多个铁氧体磁芯710，其通过围绕铁氧体磁芯缠绕的一个或多个初级绕组与源105和开关110耦合。一个或多个初级绕组可以包括至少部分地围绕铁氧体磁芯缠绕的导电片。同轴变压器750还包括次级绕组，该次级绕组包括导电内杆705和外圆筒715。多个铁氧体磁芯710可包括围绕内杆705的圆筒。外圆筒715环绕内杆705和多个铁氧体芯710。

内杆705和铁氧体磁芯710之间的间隔可小于约0.5cm、1cm、2cm等。在一些实施例中，内杆705和铁氧体磁芯710之间的空间可包括非导电材料，诸如例如，油、环氧树脂、介电灌封化合物、空气、SF6或任何介电材料。在一些实施例中，可以设置初级、次级和/或芯的尺寸和/或间隔，使得整个结构具有特定的特征阻抗，其中所选择的特征阻抗可以(但不总是)与输出电缆和/或负载的阻抗匹配。

外圆筒715和铁氧体磁芯710之间的间隔可小于约0.5cm、1cm、2cm等。在一些实施例中，外圆筒715和铁氧体磁芯710之间的空间可包括非导电材料，诸如例如，油、环氧树脂、介电灌封化合物、空气、SF6或任何介电材料。

外圆筒715例如可包括多个较短的外环，这些外环连接在一起以形成长外圆筒。例如，每个较短的外环可以与电路板连接并压配合在一起以形成外圆筒715。在一些实施例中，外环可包括黄铜或任何其他金属。

在一些实施例中，内杆705可包括任何导电材料，例如铝、铜、黄铜、镍、钢、铁等。在一些实施例中，外圆筒715可包括任何导电材料，诸如例如，铝、铜、镍、钢、黄铜、铁等。

脉冲系统面临的众多挑战之一是尺寸限制。典型脉冲系统使用的技术限制了可接受地将系统缩放到小体积的能力。图8是具有同轴变压器的单个感应加法器的侧视图。图10包括根据一些实施例的感应加法器的两张照片。

图9示出了根据一些实施例的感应加法器900的侧剖视图。感应加法器900可以包括同轴变压器。感应加法器900可以例如包括一个或多个外底盘壁905。感应加法器900可以例如包括多个堆叠电路板910。每个堆叠电路板910可以例如包括穿过电路板910的中心部分的孔935。每个堆叠电路板910可以例如包括开关920(例如，开关110)、快速电容器925和/或能量存储电容器930。

感应加法器900的同轴变压器可包括多个圆环形铁氧体磁芯915。每个铁氧体磁芯915可以具有绕铁氧体磁芯915缠绕的一个或多个初级绕组。初级绕组可包括导电片。同轴变压器还可以包括次级绕组，该次级绕组包括导电内杆905，该导电内杆905延伸穿过电路板910和外圆筒910中的孔935。例如，外圆筒910可包括多个可压配合在一起的黄铜环。

图10包括具有同轴变压器的感应加法器的两张照片。

图11是感应加法器的另一张照片。

图12是根据一些实施例的并联耦合在一起的两个感应加法器1210、1211的框图。两个电感变压器可以向负载1220提供与单个电感变压器相同的电压，但是提供大约两倍于每个感应加法器提供的一部分电流的电流。在该示例中，每个感应加法器包括多个源和开关电路1205以及多个变压器芯1215。每个相应的变压器芯1215可以经由初级绕组与开关电路1205耦合。每个感应加法器包括绕多个变压器芯1215缠绕的次级绕组1250。

图10中所示的变压器可以用同轴变压器(例如图7所示的同轴变压器)代替。

图13A示出了根据一些实施例的从感应加法器产生的波形。该波形显示一感应加法器，其产生脉冲宽度为40ns、上升时间约为11-13ns的35kV波形。

图13B示出了根据一些实施例的从感应加法器产生的波形。该波形显示一感应加法器，其产生脉冲宽度为100ns、上升时间约为11-13ns的35kV波形。

本发明的一些实施例可以提供高压感应加法器，其产生具有合适脉冲宽度(例如，大于约10ns)以及急剧上升时间(例如，小于20ns)的高压脉冲(例如，大于约35kV)。在一些实施例中，高压感应加法器具有小体积(例如，小于约2.5m³)。一些实施例的小体积(可能与其他脉冲特性结合)远不仅仅是橱窗装饰。相反，小体积可以允许高压感应加法器，例如，用于空中无人机、小型车辆、飞机、船、桌面实验室设备、消费者设备、医疗设备等。

在一些实施例中，来自感应加法器的输出脉冲可以具有脉冲宽度和/或脉冲重复频率，该脉冲宽度和/或脉冲重复频率与驱动初级绕组的一个或多个开关打开的时间有关。例如，一个或多个开关的断开和/或闭合可以指示感应加法器的脉冲宽度和/或脉冲重复频率。在一些实施例中，输出脉冲可以具有与一个或多个开关闭合的时间成比例(例如，正比例)的脉冲宽度。在一些实施例中，输出脉冲可以具有与开关接通和/或断开的频率成比例的脉冲重复频率。在一些实施例中，通过改变打开和关闭开关的频率和/或持续时间，输出脉冲可以具有可变脉冲宽度和/或可变脉冲重复频率。

术语“基本上”是指在参考值或制造公差范围内的5％或10％。

公开了各种实施例。各种实施例可以部分或完全组合以产生其他实施例。

本文阐述了许多具体细节以提供对所要求保护的主题的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践所要求保护的主题。在其他情况下，没有详细描述本领域普通技术人员已知的方法，装置或系统，以免模糊所要求保护的主题。

本文中“适配为”或“配置为”的使用意味着开放且包容性的语言，其不排除适配为或配置为执行附加任务或步骤的设备。另外，“基于”的使用意味着开放和包容性，因为“基于”一个或多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于附加条件或超出所述的值。这里包括的标题、列表和编号仅是为了便于解释而不是限制性的。

虽然已经关于本发明的具体实施例详细描述了本主题，但是应当理解，本领域技术人员在获得对前述内容的理解后，可以容易地产生对这些实施方案的改变、变化和等同。因此，应该理解的是，本公开内容是出于示例而非限制的目的而给出的，并且不排除包括对本主题的这些修改、变化和/或添加，这对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。