具有重频故障自诊断的多级marx电路及脉冲功率系统的制作方法

本技术属于脉冲功率电路，更具体地，涉及一种具有重频故障自诊断的多级marx电路及脉冲功率系统。

背景技术：

1、脉冲功率技术首先把电能以较低的功率存储起来，然后通过开关、传输回路等在很短的时间内把能量释放给负载，从而在负载上获得很高的脉冲功率。部分脉冲功率技术是由于国防需要而发展起来的，包括：轨道炮、电磁隐身技术、探地雷达、冲击雷达、电磁对抗等。脉冲功率技术对脉冲功率系统有着极致的特性需求，需要上升前沿陡、脉宽窄的快脉冲技术。

2、雪崩晶体管abjt(avalanche bipolar junction transistor)，是一种应用于ns级和ps级脉冲功率系统的新型超高速、快前沿半导体脉冲功率器件，它可以提供极高的开关速度，能产生具有亚ns级和甚至是ps级上升沿的高峰值功率脉冲。另外，基于abjt的marx电路不需要在每一级上进行重复触发导通abjt，只需要在第一级触发abjt，随后的abjt都会因为集电极-发射极两端电压超调使其过压击穿开通。因为abjt器件整体尺寸较小，由abjt组成的marx电路集成性好，且易触发控制，能够产生幅值远高于电源电压的脉冲，因此得到了国内外学者的广泛应用。

3、如图1所示，为传统marx电路。在实际应用过程中发现，基于abjt的marx电路在重频工作时，位于marx电路中第一级abjt在基极触发后，开通速度较慢，导致第二级的abjt出现慢速dv/dt触发，导致器件开通的区域较小，电流丝效应更明显，更易热损坏。第二级abjt热损坏成为短路点之后，由于marx电路结构的特殊性，又会导致第三级abjt的触发的dv/dt降低，热损坏现象会由第二级持续扩散至后续级。所以在marx电路产生重频脉冲的过程中，如何及时避免热损坏现象从第二级逐级传递使器件逐级损坏的现状是个重要问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种具有重频故障自诊断的多级marx电路及脉冲功率系统，能及时避免热损坏现象从第二级逐级传递使器件逐级损坏的问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本实用新型提供了一种具有重频故障自诊断的多级marx电路，包括触发电路、故障检测电路和依次级联的多级marx电路，所述故障检测电路包括阈值比较器及用于给阈值比较器供电的直流电压源，每级mark电路均包括限流电阻、雪崩晶体管和电容；

3、其中，触发电路接地后，与一级marx电路中的雪崩晶体管的基极和阈值比较器的输出端相连；各级marx电路中的限流电阻的一端均与偏置电压vcc端相连，该限流电阻的另一端分别与本级marx电路中的电容的一端和雪崩晶体管的集电极相连，一级marx电路中的雪崩晶体管的发射极接地，除一级marx电路外的各级marx电路中的雪崩晶体管的发射极均通过一脉冲负载电阻接地；除最后一级marx电路外的各级marx电路中的电容的另一端均与其相邻的后一级marx电路中的雪崩晶体管的基极和发射极相连，二级marx电路中的电容的一端与阈值比较器的一输入端相连，阈值比较器的另一输入端接地，最后一级marx电路中的电容的另一端通过负载电阻rl接地。

4、在其中一个实施例中，所述marx电路的级数为5～30级。

5、在其中一个实施例中，所述触发电路由驱动模块qd组成，用于提供0～15v的电压信号。

6、在其中一个实施例中，所述偏置电压vcc端为高压电源的输出端。

7、第二方面，本实用新型还提供了一种脉冲功率系统，包括上述所述的具有重频故障自诊断的多级marx电路。

8、本实用新型提供的具有故障自诊断的多级marx电路及脉冲功率系统，在重频工况下，通过在极易产生热损坏的第二级marx电路中的雪崩晶体管abjt2两端增加故障检测电路，在整个marx电路正常工作时不起作用，在重频脉冲过程中发现abjt2由于热损坏导致短路后第一时间切断整个电路的重频脉冲过程，有效阻止整个marx电路中由于abjt2热损坏并导致电路逐级损坏的不可逆过程，从而提高abjt3～abjtn在marx电路中的使用可靠性。

技术特征：

1.一种具有重频故障自诊断的多级marx电路，其特征在于，包括触发电路、故障检测电路和依次级联的多级marx电路，所述故障检测电路包括阈值比较器及用于给阈值比较器供电的直流电压源，每级mark电路均包括限流电阻、雪崩晶体管和电容；

2.根据权利要求1所述的具有重频故障自诊断的多级marx电路，其特征在于，所述marx电路的级数为5～30级。

3.根据权利要求1所述的具有重频故障自诊断的多级marx电路，其特征在于，所述触发电路由驱动模块qd组成，用于提供0～15v的电压信号。

4.根据权利要求1所述的具有重频故障自诊断的多级marx电路，其特征在于，所述偏置电压vcc端为高压电源的输出端。

5.一种脉冲功率系统，其特征在于，包括权利要求1～4任意一项所述的具有重频故障自诊断的多级marx电路。

技术总结
本技术公开了一种具有重频故障自诊断的多级marx电路及脉冲功率系统，该多级marx电路包括触发电路、故障检测电路和多级marx电路，故障检测电路包括阈值比较器及用于给阈值比较器供电的直流电压源，每级mark电路均包括限流电阻、雪崩晶体管和电容，触发电路接地后连接一级多级marx电路中的雪崩晶体管的基极和故障检测电路中阈值比较器的输出端。本技术通过在极易产生热损坏的第二级marx电路中的雪崩晶体管ABJT2两端增加故障检测电路，能有效阻止整个marx电路中由于ABJT2热损坏并导致电路逐级损坏的不可逆过程，从而提高后级marx电路中ABJT3～ABJTn在marx电路中的使用可靠性。

技术研发人员：温凯俊,项卫光
受保护的技术使用者：武汉脉冲芯电子科技有限公司
技术研发日：20230314
技术公布日：2024/1/13