本发明涉及脉冲功率技术领域，特别是涉及脉冲发生器。
背景技术：
随着社会的发展，对能源的需求也越来越大，核能作为最具希望的未来能源之一，越来越受到人们的重视。对于核能的研究，其获取途径之一为惯性约束聚变，也是目前最安全的核能研究方式。x射线分幅相机是惯性约束聚变等激光等离子体研究的主要工具，其中的脉冲选通系统是影响整个相机稳定、可靠、高效工作的重要部分。脉冲选通系统的核心就是超快高压脉冲的产生，其要求脉冲速度达到纳秒量级，脉冲峰值达到6000伏特。除了在x射线分幅相机上使用，高压快脉冲发生器还可以在脉冲雷达、激光技术等方面使用。
现有的脉冲发生器由于采用单管触发的方式，每一级只有一个晶体管，使得其接入的直流电源不能过大，否则将导致晶体管的烧毁，导致脉冲发生器的输出电压也较小。
技术实现要素：
基于此，有必要现有的脉冲发生器由于采用单管触发的方式，每一级只有一个晶体管，使得其接入的直流电源不能过大，否则将导致晶体管的烧毁，导致脉冲发生器的输出电压也较小的技术问题，提供一种脉冲发生器。
一种脉冲发生器，包括：直流电源、第一级间电容、第一充放电路和n-1个第二充放电路，其中，n为大于1的自然数；
所述第一充放电路包括触发电路、第一限流电阻和m-1个第一子充放电路，其中，m为大于1的自然数，
所述触发电路包括晶体管和触发信号，所述触发电路的晶体管的控制极与所述触发信号连接，所述触发电路的晶体管的第一极用于接地,
所述第一子充放电路包括晶体管和储能电容，
第a个第一子充放电路的晶体管的第一极与第a-1个第一子充放电路的晶体管的第二极连接，第a个第一子充放电路的晶体管的控制极通过第a个第一子充放电路的储能电容接地，第a个第一子充放电路的晶体管的第二极与第a+1个第一子充放电路的晶体管的第一极连接，其中，a为2至m-2的自然数，
第1个第一子充放电路的晶体管的第一极与触发电路的晶体管的第二极连接，第1个第一子充放电路的晶体管的控制极通过第1个第一子充放电路的储能电容接地，第m-1个第一子充放电路的晶体管的控制极通过第m-1个第一子充放电路的储能电容接地，第m-1个第一子充放电路的晶体管的第二极通过第一限流电阻与直流电源连接；
所述第二充放电路包括第二级间电容、负载电阻、第二限流电阻和m个第二子充放电路，所述第二子充放电路包括晶体管和储能电容，
第b个第二充放电路的第c个第二子充放电路的晶体管的第一极与第b个第二充放电路的第c-1个第二子充放电路的晶体管的第二极连接，第b个第二充放电路的第c个第二子充放电路的晶体管的控制极通过第b个第二充放电路的第c个第二子充放电路的储能电容接地，第b个第二充放电路的第c个第二子充放电路的晶体管的第二极与第b个第二充放电路的第c+1个第二子充放电路的晶体管的第一极连接，第b个第二充放电路的第m个第二子充放电路的晶体管的第二极通过第二限流电阻与直流电源连接，其中，b为1至n-1的自然数，c为2至m的自然数，
第b个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管的第一极通过第二级间电容与第b-1个第二充放电路的第m个第二子充放电路的晶体管的第二极连接，第b个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管的控制极通过第b个第二充放电路的第1个第二子充放电路的储能电容接地，第b个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管的第一极还通过负载电阻接地，其中，b为2至n-1的自然数，
第1个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管的第一极通过第二级间电容与第m-1个第一子充放电路的晶体管的第二极连接，第1个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管的控制极通过第1个第二充放电路的第1个第二子充放电路的储能电容接地，第1个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管的第一极还通过负载电阻接地；
第n-1个第二充放电路的第m个第二子充放电路的晶体管的第二极还与所述第一级间电容的第一端连接，所述第一级间电容的第二端作为所述脉冲发生器的输出端用于输出脉冲。
在其中一个实施例中，各所述晶体管的控制极还通过阻抗匹配电阻与该晶体管的第一极连接。
在其中一个实施例中，各所述晶体管的控制极还与稳压二极管的正极连接，所述稳压二极管的负极与该晶体管的第一极连接。
在其中一个实施例中，所述稳压二极管的型号为in4747。
在其中一个实施例中，所述第一充放电路还包括第一电感，第b个第一子充放电路的晶体管的第二极通过第一限流电阻和第一电感与直流电源连接。
在其中一个实施例中，各所述第二充放电路还包括第二电感，第n个第二充放电路的第b+1个第二子充放电路的晶体管的第二极通过第二限流电阻和第二电感与直流电源连接。
在其中一个实施例中，所述晶体管为场效应晶体管。
在其中一个实施例中，所述场效应晶体管的型号为irf840。
在其中一个实施例中，所述脉冲发生器为marx发生器。
在其中一个实施例中，所述触发信号为触发脉冲。
上述脉冲发生器，由于每一级有m个晶体管，采用了多管触发方式，使得其接入的直流电源vdc能够较大，例如接入的直流电源vdc可几乎达到m倍的单个晶体管的耐压值，又由于共有n级充放电路，通过每一级充放电路的作用，使得最终脉冲发生器的输出端可以输出n倍vdc的高压脉冲；另外，在晶体管全部导通后，由于第二级间电容的电容值和负载电阻的阻值比较小，使得电路充放电的时间常数非常小，因此晶体管很快又处于截止状态，使得脉冲发生器能够实现超快产生高压脉冲。
附图说明
图1为本发明一个实施例中脉冲发生器的电路示意图；
图2为本发明另一个实施例中脉冲发生器的电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
例如，一种脉冲发生器，包括：直流电源、第一级间电容、第一充放电路和n-1个第二充放电路，其中，n为大于1的自然数；所述第一充放电路包括触发电路、第一限流电阻和m-1个第一子充放电路，其中，m为大于1的自然数，所述触发电路包括晶体管和触发信号，所述触发电路的晶体管的控制极与所述触发信号连接，所述触发电路的晶体管的第一极用于接地,所述第一子充放电路包括晶体管和储能电容，第a个第一子充放电路的晶体管的第一极与第a-1个第一子充放电路的晶体管的第二极连接，第a个第一子充放电路的晶体管的控制极通过第a个第一子充放电路的储能电容接地，第a个第一子充放电路的晶体管的第二极与第a+1个第一子充放电路的晶体管的第一极连接，其中，a为2至m-2的自然数，第1个第一子充放电路的晶体管的第一极与触发电路的晶体管的第二极连接，第1个第一子充放电路的晶体管的控制极通过第1个第一子充放电路的储能电容接地，第m-1个第一子充放电路的晶体管的控制极通过第m-1个第一子充放电路的储能电容接地，第m-1个第一子充放电路的晶体管的第二极通过第一限流电阻与直流电源连接；所述第二充放电路包括第二级间电容、负载电阻、第二限流电阻和m个第二子充放电路，所述第二子充放电路包括晶体管和储能电容，第b个第二充放电路的第c个第二子充放电路的晶体管的第一极与第b个第二充放电路的第c-1个第二子充放电路的晶体管的第二极连接，第b个第二充放电路的第c个第二子充放电路的晶体管的控制极通过第b个第二充放电路的第c个第二子充放电路的储能电容接地，第b个第二充放电路的第c个第二子充放电路的晶体管的第二极与第b个第二充放电路的第c+1个第二子充放电路的晶体管的第一极连接，第b个第二充放电路的第m个第二子充放电路的晶体管的第二极通过第二限流电阻与直流电源连接，其中，b为1至n-1的自然数，c为2至m的自然数，第b个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管的第一极通过第二级间电容与第b-1个第二充放电路的第m个第二子充放电路的晶体管的第二极连接，第b个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管的控制极通过第b个第二充放电路的第1个第二子充放电路的储能电容接地，第b个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管的第一极还通过负载电阻接地，其中，b为2至n-1的自然数，第1个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管的第一极通过第二级间电容与第m-1个第一子充放电路的晶体管的第二极连接，第1个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管的控制极通过第1个第二充放电路的第1个第二子充放电路的储能电容接地，第1个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管的第一极还通过负载电阻接地；第n-1个第二充放电路的第m个第二子充放电路的晶体管的第二极还与所述第一级间电容的第一端连接，所述第一级间电容的第二端作为所述脉冲发生器的输出端用于输出脉冲。
上述脉冲发生器，由于每一级有m个晶体管，采用了多管触发方式，使得其接入的直流电源vdc能够较大，例如接入的直流电源vdc可几乎达到m倍的单个晶体管的耐压值，又由于共有n级充放电路，通过每一级充放电路的作用，使得最终脉冲发生器的输出端可以输出n倍vdc的高压脉冲；另外，在晶体管全部导通后，由于第二级间电容的电容值和负载电阻的阻值比较小，使得电路充放电的时间常数非常小，因此晶体管很快又处于截止状态，使得脉冲发生器能够实现超快产生高压脉冲。
为了更便于理解本发明，又一个例子是，如图1所示，一种脉冲发生器包括：直流电源vdc、第一级间电容cs1、第一充放电路100和n-1个第二充放电路200，其中，n为大于1的自然数。例如，脉冲发生器为marx脉冲发生器。直流电源用于提供直流电给第一充放电路和第二充放电路；第一充放电路用于使各个充放电路触发导通、并充电，且输出直流电，第二充放电路用于使各直流电串联后以更多倍的输出，使得最终脉冲发生器的输出端可以输出高压脉冲。
第一充放电路100包括触发电路110、第一限流电阻rs1和m-1个第一子充放电路120，其中，m为大于1的自然数。
触发电路包括晶体管q11和触发信号vp，触发电路的晶体管q11的控制极与触发信号vp连接，触发电路的晶体管q11的第一极用于接地。例如，触发电路的晶体管q11的控制极与触发信号vp的第一端连接，触发信号vp的第二端用于接地。例如，触发信号为触发脉冲。例如，触发信号由输出电压较小的另一脉冲发生器获得。
第一子充放电路包括晶体管和储能电容。m-1个第一子充放电路具体为第1个第一子充电电路至第m-1个第一子充电电路，如图1所示，第a个第一子充放电路包括晶体管q1(a+1)和储能电容c1(a+1)，其中，a为1至m-1的自然数。可以理解，第1个第一子充放电路包括晶体管q12和储能电容c12……，第m-1个第一子充放电路包括晶体管q1m和储能电容c1m。
第a个第一子充放电路的晶体管q1(a+1)的第一极与第a-1个第一子充放电路的晶体管q1a的第二极连接，第a个第一子充放电路的晶体管q1(a+1)的控制极通过第a个第一子充放电路的储能电容c1(a+1)接地，第a个第一子充放电路的晶体管q1(a+1)的第二极与第a+1个第一子充放电路的晶体管q1(a+2)的第一极连接，其中，a为2至m-2的自然数。
第1个第一子充放电路的晶体管q12的第一极与触发电路的晶体管q11的第二极连接，第1个第一子充放电路的晶体管q12的控制极通过第1个第一子充放电路的储能电容c12接地，第m-1个第一子充放电路的晶体管q1m的控制极通过第m-1个第一子充放电路的储能电容c1m接地，第m-1个第一子充放电路的晶体管q1m的第二极通过第一限流电阻rs1与直流电源vdc连接。
第二充放电路包括第二级间电容cs2、负载电阻rf、第二限流电阻rs2和m个第二子充放电路210，第二子充电电路包括晶体管和储能电容。第b个第二充放电路中的m个第二子充放电路具体为第b个第二充放电路的第1个第二子充电电路至第b个第二充放电路的第m个第二子充电电路。如图1所示，第b个第二充放电路的第c个第二子充放电路包括晶体管q(b+1)c和储能电容c(b+1)c，其中，b为1至n-1的自然数，c为1至m的自然数。可以理解，第1个第一充放电路的第1个第一子充放电路包括晶体管q21和储能电容c21……，第n-1个第二充放电路的第m个第二子充放电路包括晶体管qnm和储能电容cnm。
第b个第二充放电路的第c个第二子充放电路的晶体管q(b+1)c的第一极与第b个第二充放电路的第c-1个第二子充放电路的晶体管q(b+1)(c-1)的第二极连接，第b个第二充放电路的第c个第二子充放电路的晶体管q(b+1)c的控制极通过第b个第二充放电路的第c个第二子充放电路的储能电容c(b+1)c接地，第b个第二充放电路的第c个第二子充放电路的晶体管q(b+1)c的第二极与第b个第二充放电路的第c+1个第二子充放电路的晶体管q(b+1)(c+1)的第一极连接，第b个第二充放电路的第m个第二子充放电路的晶体管q(b+1)m的第二极通过第二限流电阻rs2与直流电源vdc连接，其中，b为1至n-1的自然数，c为2至m的自然数。
第b个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管q(b+1)1的第一极通过第二级间电容cs2与第b-1个第二充放电路的第m个第二子充放电路的晶体管qbm的第二极连接，第b个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管q(b+1)1的第一极还通过负载电阻rf接地，其中，b为2至n-1的自然数。
第1个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管q21的第一极通过第二级间cs2电容与第m-1个第一子充放电路的晶体管q1m的第二极连接，第1个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管q(b+1)1的控制极通过第1个第二充放电路的第1个第二子充放电路的储能电容c(b+1)1接地，第1个第二充放电路的第1个第二子充放电路的晶体管q21的第一极还通过负载电阻rf接地。
第n-1个第二充放电路的第m个第二子充放电路的晶体管qnm的第二极还与第一级间电容cs1的第一端连接，第一级间电容cs1的第二端作为脉冲发生器的输出端用于输出脉冲。
下面结合图1详细说明上述脉冲发生器的原理。例如，当三极管为场效应晶体管时，场效应晶体管的控制极和第一极的耐压值可达500v，则可接入m*500v，为了提高安全性，通常会保守接入m*400v的直流电源。下面以接入m*400v的直流电源为例。
在静态时，即没有触发信号、或者当触发信号为脉冲信号时的上升沿没有到来时，触发电路中的晶体管未导通，第二极与第一极之间的电阻非常大，远大于限流电阻，直流电源的电压均等地加在同一级的每一个晶体管上，限流电阻上没有分压。由于直流电压的电压均等地加在同一级的每一个晶体管上，即每个晶体管的第二极与第一极之间的电压为400v，其中控制极电位与第一极电位相同。
在动态时，即有触发信号、或者当触发信号为脉冲信号时的上升沿到来时，触发电路的晶体管q11开始导通，则晶体管q11的第二极与第一极的电阻急剧下降，从而使得晶体管q11的第二极与第一极之间的电压也急剧下降。而随着晶体管q11的第二极的电位(同时也是晶体管q12的第一极的电位)下降，从400v下降到0v；但由于第一子充电电路的储能电容c12的作用，第一子充电电路的晶体管q12的控制极电位短时间内不下降，也即比晶体管q12的第一极的电位高，使得晶体管q12的控制极与第一极之间的电压大于其开启电压，晶体管q12导通。同样的原理，晶体管q12导通，使得晶体管q13导通，晶体管q13导通，使得晶体管q14导通……晶体管q1(m-1)导通，使得晶体管q1m导通，即第一级的全部晶体管均导通。并且此时，由于主电路上第一限流电阻的存在，避免了主电路的电流过大，影响安全。
当第一级的全部晶体管均导通时，晶体管q1m的第二极的电位下降，从m*400v的电位下降到0v；对于第二级间电容cs2，在静态时，左端的电位为m*400v，右端的电位为0v，则其两端的电压为m*400v，由于电容的特性是两端电压不突变，则在动态时，当晶体管q1m的第二极的电位(也即级间电容cs2左端的电位)从m*400v的电位下降到0v时，第二级间电容cs2右端的电位也会瞬间从0v下降到-m*400v，进而导致第二级的晶体管q21(也即第二充放电路的第二子充放电路的晶体管)的第一极的电位下降，同样的原理，晶体管q21的控制极与第一极之间的电压大于其开启电压，晶体管q21导通，进一步地，类似第一极的晶体管全部导通的原理，在晶体管q21导通之后，第二级的晶体管全部导通。更进一步地，第三级至第n级(即第n-1个第二充放电路)的晶体管全部导通。同一级的各个晶体管全部导通时，第一级通过第二级间电容cs2可以输出幅值为与接入的直流电源的电压值相等的脉冲电压值，即m*400v，第二级通过第二级间电容cs2可以输出幅值为接入的直流电源的电压值的2倍的脉冲电压值，即2m*400v，同理，最终，第n级通过第一级间电容cs1可以输出幅值为与接入的直流电源的电压值的n倍的脉冲电压值，即nm*400v，因此利用该发生器可以得到幅值高达nm*vdc的高压脉冲。而当晶体管全部导通后，级间电容的电容值和负载电阻的阻值比较小，因此晶体管很快又处于截止状态，使得脉冲发生器能够实现超快产生高压脉冲。
为了避免脉冲发生器输出的脉冲在电路里反射，例如，如图2所示，各晶体管的控制极还通过阻抗匹配电阻(图中的电阻r11至电阻rnm)与该晶体管的第一极连接。由于脉冲发生器输出的脉冲需要由同轴线输出，将每一晶体管的控制极通过一阻抗匹配电阻与晶体管的第一极连接，起到与同轴线的阻抗匹配的作用，使脉冲发生器输出端的脉冲可以由同轴线连接出去，避免了脉冲发生器输出的脉冲在电路里反射。例如，该同轴线为50欧姆同轴线，例如，阻抗匹配电阻的阻值为50欧姆。
为了避免晶体管因为电压过高而烧毁，例如，如图2所示，各晶体管的控制极还与稳压二极管(图中的稳压二极管d11至稳压二极管dnm)的正极连接，稳压二极管的负极与该晶体管的第一极连接。由于稳压二极管具有稳压作用，在动态时，可以限制晶体管的控制极与第一极之间的电压，避免晶体管的控制极与第一极之间的电压过高导致晶体管烧毁。例如，稳压二极管的型号为in4747。例如，稳压二极管的稳压值为20v。
为了使直流电源的输出稳定，例如，如图2所示，第一充放电路还包括第一电感l1，第m-1个第一子充放电路的晶体管q1m的第二极通过第一限流电阻rs1和第一电感l1与直流电源vdc连接。又例如，如图2所示，各第二充放电路还包括第二电感l2，第b个第二充放电路的第m个第二子充放电路的晶体管q(b+1)m的第二极通过第二限流电阻rs2和第二电感l2与直流电源vdc连接。由于直流电源提供电压在脉冲发生器刚开始工作时，瞬间会有一些下降，再恢复到原电压值，长期的这种改变将会对直流电源的寿命产生影响，通过电感的储能作用，直流电源提供的电压在脉冲发生器工作时不会发生变化，对直流电源进行保护，增加了直流电源的寿命。
为了提高脉冲发生器的工作频率、驱动更多的负载，例如，晶体管为场效应晶体管。由于场效应晶体管的功率比较大，可使脉冲发生器的工作频率更高、驱动更多的负载。例如，场效应晶体管的型号为irf840。场效应晶体管irf840的漏-源极之间的耐压值可达500v，则可使直流电源的电压值较大，有利于输出更高压的脉冲。
需要说明的是，晶体管也可以为其它三极管，例如为雪崩三极管，根据对脉冲发生器的需求来选择。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。