一種高壓下拉脈沖發(fā)生裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高壓下拉脈沖發(fā)生裝置，包括主電路和驅(qū)動電路，在驅(qū)動電路中，單極性高壓直流電源通過串聯(lián)高壓電阻與快速開關(guān)部件的開關(guān)模塊一端及脈沖輸出端聯(lián)接，開關(guān)電路另一端接地，同步脈沖信號源與快速開關(guān)部件的觸發(fā)模塊聯(lián)接以控制快速開關(guān)部件的開關(guān)模塊的開或閉，在主電路中，主脈沖輸入端與驅(qū)動脈沖輸出端聯(lián)接，主脈沖輸入端通過主電路第一濾波模塊與第一分流器和第二分流器的第一端聯(lián)接，第一分流器的第二端與主電路第二輸出端聯(lián)接，第二分流器的第二端與主電路第一輸出端聯(lián)接；本發(fā)明設(shè)計的裝置提高了飛行時間質(zhì)譜的靈敏度和分辨率，且結(jié)構(gòu)簡單，降低了成本。
【專利說明】一種高壓下拉脈沖發(fā)生裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于基質(zhì)輔助激光解析飛行時間質(zhì)譜領(lǐng)域，尤其涉及一種脈沖發(fā)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]基質(zhì)輔助激光解析離子源是指在一個微小的區(qū)域內(nèi)，在極短的時間間隔，激光對樣品提供高的能量，對它們進(jìn)行極快的加熱，這樣可以避免熱敏感的化合物加熱分解，基質(zhì)分子能有效地吸收激光的能量，并間接地傳給樣品分子，從而得到電離，由于激光轟擊樣品的過程是在一個極短時間內(nèi)完成的，需要一個高壓電場和一個納秒級突變的電場與激光脈沖配合，使得電離后的離子能夠在激光轟擊后離開樣品板，在高壓電場中延時，在納秒級突變電場中快速獲得加速，進(jìn)而傳輸?shù)劫|(zhì)量分析器中，這樣高壓突變的電場需要相當(dāng)快速的脈沖電路切換以及高壓電源提供。
[0004]基質(zhì)輔助激光解析離子源中的電場控制，對于飛行時間質(zhì)譜的靈敏度和分辨率有著至關(guān)重要的作用，而現(xiàn)有技術(shù)中主要使用O?±800v的高壓，脈沖幅度只有±800V，脈沖寬度高達(dá)10ms左右，無法滿足精度要求，同時相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，反應(yīng)也較慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，需要克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷中的至少一個。本發(fā)明提供了一種高壓下拉脈沖發(fā)生裝置，包括主電路和驅(qū)動電路;所述驅(qū)動電路包括單極性高壓直流電源，同步脈沖信號源，快速開關(guān)部件，驅(qū)動脈沖輸出端;所述單極性高壓直流電源通過串聯(lián)高壓電阻與所述快速開關(guān)部件的開關(guān)模塊一端及所述脈沖輸出端聯(lián)接，所述開關(guān)電路另一端接地，所述同步脈沖信號源與所述快速開關(guān)部件的觸發(fā)模塊聯(lián)接以控制所述快速開關(guān)部件的所述開關(guān)模塊的開或閉；所述主電路包括主脈沖輸入端，主直流電源，主電路第一輸出端，主電路第二輸出端;所述主脈沖輸入端與所述驅(qū)動脈沖輸出端聯(lián)接，所述主脈沖輸入端通過主電路第一濾波模塊與第一分流器和第二分流器的第一端聯(lián)接，所述第一分流器的第二端與所述主電路第二輸出端聯(lián)接，所述第二分流器的第二端與所述主電路第一輸出端聯(lián)接。
[0006]根據(jù)本專利【背景技術(shù)】中對現(xiàn)有技術(shù)所述，現(xiàn)有技術(shù)中主要使用O?±800v的高壓，脈沖幅度只有±800V，脈沖寬度高達(dá)10ms左右，無法滿足精度要求，同時相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，反應(yīng)也較慢;而本發(fā)明公開的高壓下拉脈沖發(fā)生裝置，通過對快速開關(guān)采用〉2V的上升沿進(jìn)行觸發(fā)，使得快速開關(guān)迅速吸合，形成有效的下拉脈沖，較傳統(tǒng)高壓開關(guān)，不需要加熱功率或復(fù)雜的驅(qū)動電路，同時還具有非常短的恢復(fù)時間和低抖動優(yōu)點(diǎn)，同時主電路實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡單、成本更低，性能更加穩(wěn)定以及濾波性能更好的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]另外，根據(jù)本發(fā)明公開的高壓下拉脈沖發(fā)生裝置還具有如下附加技術(shù)特征:
進(jìn)一步地，所述串聯(lián)高壓電阻包括串聯(lián)的第一高壓電阻和第二高壓電阻。
[0008]更進(jìn)一步地，所述第一高壓電阻和所述第二高壓電阻之間具有主電路第一濾波模塊。
[0009]優(yōu)選地，所述主電路第一濾波模塊包括多個并聯(lián)電容。
[0010]更進(jìn)一步地，所述第二高壓電阻并聯(lián)有第二穩(wěn)壓管(D2)。
[0011]進(jìn)一步地，所述快速開關(guān)部件為HTSl50快速開關(guān)。
[0012]進(jìn)一步地，所述脈沖驅(qū)動電路還包括第11穩(wěn)壓管和第10穩(wěn)壓管，所述第11穩(wěn)壓管的I端與所述快速開關(guān)部件的2端聯(lián)接，所述快速開關(guān)部件的2端接地，所述第11穩(wěn)壓管的2端和所述第10穩(wěn)壓管的I端與所述快速開關(guān)部件的I端聯(lián)接，所述第10穩(wěn)壓管的2端與所述快速開關(guān)部件的3端聯(lián)接。
[0013]進(jìn)一步地，所述脈沖驅(qū)動電路還包括兩端與所述快速開關(guān)部件的2端和3端聯(lián)接的電容組。
[0014]進(jìn)一步地，所述脈沖驅(qū)動電路還包括一端接地另一端與所述快速開關(guān)部件的2端聯(lián)接的電感部件。
[0015]進(jìn)一步地，所述第11穩(wěn)壓管還并聯(lián)一電阻。
[0016]在本案的一個實施例中，單極性高壓直流電源PIEHV信號經(jīng)主電路第一濾波模塊，串聯(lián)上第一高壓電阻和第二高壓電阻后連接到快速開關(guān)部件的開關(guān)模塊的一端;此時同步脈沖信號源發(fā)出一個>2V的上升沿觸發(fā)信號，快速開關(guān)模塊閉合使得脈沖輸出端與GND短接，從而使得脈沖輸出端獲得一個PIEHVaO的下拉脈沖，此脈沖的幅值決定于PIEHV的電壓，寬度決定于快速開關(guān)的閉合時間。
[0017]本案中的快速開關(guān)米用的是HTSl50開關(guān)，其可生成精確的振幅尚達(dá)15KV的尚壓脈沖，HTS150有5個引腳，當(dāng)同步脈沖信號源給出一個快速的前沿和低脈沖時，HTS150開關(guān)工作，迅速吸合，較傳統(tǒng)高壓開關(guān)，其不需要加熱功率或復(fù)雜的驅(qū)動電路，同時還具有非常短的恢復(fù)時間和低抖動優(yōu)點(diǎn)。
[0018]進(jìn)一步地，所述主電路第一濾波模塊包括多個串聯(lián)電容。
[0019]進(jìn)一步地，所述主電路還包括主電路第二濾波模塊，所述主電路第二濾波模塊的一端接地，另一端與所述主電路第一輸出端聯(lián)接。
[0020]更進(jìn)一步地，所述主電路第二濾波模塊與所述主電路第一輸出端之間串聯(lián)電阻。
[0021]進(jìn)一步地，所述第一分流器和所述第二分流器的第一端通過電阻和電感部件接地。
[0022]在本案的一個實施例中，主電路中，第一分流器R31和第二分流器(R39和R33串聯(lián))的第一端通過電阻(R36、R37、R38、R40串聯(lián))和電感L6接地;主直流電源HV通過電阻(R29和R30串聯(lián))分別與第一分流器和第二分流器的第一端相連，由此，使電路穩(wěn)定。
[0023]在主電路第一濾波模塊(050工51工52工53四個串聯(lián)電容)作用下，主脈沖輸入端產(chǎn)生的高壓脈沖電源可生成±10KV的脈沖電壓；主電路第二濾波器(C44、C45、C46、C47、C48、C49并聯(lián))過濾電壓的脈沖部分，使主電路第一輸出端HV outl輸出穩(wěn)定的直流高壓；由此，使結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，性能穩(wěn)定，濾波性能好。
[0024]其中，PLSinl為從驅(qū)動電路輸入的O?10KV、1us級脈沖信號，HV為高壓直流電源輸入的0?301^可調(diào)直流高壓，050丄51丄52丄53為耐壓401^，100(^?的電容，？1^丨111通過這4個串聯(lián)電容與HV耦合出一個下拉脈沖，再通過一個IK的電阻R31輸出即HV out2( HV out2=HV-PLSinl, PLSinl為脈沖幅值);HV outl輸出仍為HV不變，R39位高壓可調(diào)電位器，用于對參數(shù)的微調(diào)。
[0025]當(dāng)HV輸出30KV的高壓時，若主脈沖輸入端輸出IOKV^O的脈沖信號，則輸出端HVoutl輸出30KV的直流高壓，輸出端HV out2輸出30KV—20KV的脈沖高壓。
[0026]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0027]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
圖1是高壓下拉脈沖發(fā)生裝置的驅(qū)動電路原理圖；
圖2是高壓下拉脈沖發(fā)生裝置的主電路原理圖。
【具體實施方式】
[0028]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0029]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“底”、“頂”、“前”、“后”、“內(nèi)”、“外”、“橫”、“豎”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0030]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“連接”、“連通”、“相連”、“連接”、“配合”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是兩個元件內(nèi)部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連;對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0031]本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思如下，通過采用更加簡便的快速開關(guān)進(jìn)行操作，以及更穩(wěn)定的電路結(jié)構(gòu)，相較傳統(tǒng)高壓開關(guān)，不需要加熱功率或復(fù)雜的驅(qū)動電路，同時還具有非常短的恢復(fù)時間和低抖動優(yōu)點(diǎn)，同時主電路實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡單、成本更低，性能更加穩(wěn)定以及濾波性能更好的優(yōu)點(diǎn)。
[0032]下面將參照附圖來描述本發(fā)明，其中圖1是高壓下拉脈沖發(fā)生裝置的驅(qū)動電路原理圖；圖2是高壓下拉脈沖發(fā)生裝置的主電路原理圖。
[0033]如圖1-2所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述高壓下拉脈沖發(fā)生裝置包括:包括主電路(如圖2所示)和驅(qū)動電路(如圖1所示);所述驅(qū)動電路包括單極性高壓直流電源PEIHV，同步脈沖信號源TTL Trig，快速開關(guān)部件K4，驅(qū)動脈沖輸出端PLSOut;所述單極性高壓直流電源PEIHV通過串聯(lián)高壓電阻(Rl和R2)與所述快速開關(guān)部件K4的開關(guān)模塊一端4及所述脈沖輸出端PLSOut聯(lián)接，所述開關(guān)電路5另一端接地，所述同步脈沖信號源TTL Trig與所述快速開關(guān)部件K4的觸發(fā)模塊(1、2、3)聯(lián)接以控制所述快速開關(guān)部件K4的所述開關(guān)模塊(4、5)的開或閉；所述主電路包括主脈沖輸入端PLSInl，主直流電源HV，主電路第一輸出端HVOutl，主電路第二輸出端HV0ut2;所述主脈沖輸入端PLSInl與所述驅(qū)動脈沖輸出端PLSOut聯(lián)接，所述主脈沖輸入端PLSInl通過主電路第一濾波模塊與第一分流器R31和第二分流器(R33和R39的串聯(lián))的第一端聯(lián)接，所述第一分流器R31的第二端與所述主電路第二輸出端HV0ut2聯(lián)接，所述第二分流器(R33和R39的串聯(lián))的第二端與所述主電路第一輸出端HVOut I聯(lián)接。
[0034]另外，根據(jù)本發(fā)明公開的高壓下拉脈沖發(fā)生裝置還具有如下附加技術(shù)特征:
根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述串聯(lián)高壓電阻包括串聯(lián)的第一高壓電阻Rl和第二高壓電阻R2，如圖1所示。
[0035]優(yōu)選地，所述第一高壓電阻Rl和第二高壓電阻R2之間具有主電路第一濾波模塊，如圖1所示。
[0036]優(yōu)選地，所述主電路第一濾波模塊包括多個并聯(lián)電容，如圖1所示，包括C1-C7。
[0037]優(yōu)選地，所述第二高壓電阻R2并聯(lián)有第二穩(wěn)壓管(D2)。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述快速開關(guān)部件K4為HTSl50快速開關(guān)。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述脈沖驅(qū)動電路還包括第11穩(wěn)壓管Dll和第10穩(wěn)壓管D10，所述第11穩(wěn)壓管Dll的I端與所述快速開關(guān)部件K4的2端聯(lián)接，所述快速開關(guān)部件K4的2端接地，所述第11穩(wěn)壓管Dll的2端和所述第10穩(wěn)壓管DlO的I端與所述快速開關(guān)部件K4的I端聯(lián)接，所述第10穩(wěn)壓管DlO的2端與所述快速開關(guān)部件K4的3端聯(lián)接，如圖1所示。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述脈沖驅(qū)動電路還包括兩端與所述快速開關(guān)部件K4的2端和3端聯(lián)接的電容組(C101、C102、C22)，如圖1所示。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述脈沖驅(qū)動電路還包括一端接地，另一端與所述快速開關(guān)部件K4的2端聯(lián)接的電感部件L3。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第11穩(wěn)壓管還并聯(lián)一電阻R13。
[0043]在本案的一個實施例中，單極性高壓直流電源PIEHV信號經(jīng)主電路第一濾波模塊(C1-C7)，串聯(lián)上第一高壓電阻Rl和第二高壓電阻R2后連接到快速開關(guān)部件K4的開關(guān)模塊(4、5)的一端;此時同步脈沖信號源TTL Trig發(fā)出一個>2V的上升沿觸發(fā)信號，快速開關(guān)模塊閉合(4、5短接)使得脈沖輸出端PLSOut與GND短接，從而使得脈沖輸出端PLSOut獲得一個PIEHVaO的下拉脈沖，此脈沖的幅值決定于PIEHV的電壓，寬度決定于快速開關(guān)部件K4的閉合時間。
[0044]本案中的快速開關(guān)部件K4采用的是HTS150開關(guān)，其可生成精確的振幅高達(dá)15KV的高壓脈沖，HTS150有5個引腳，當(dāng)同步脈沖信號源TTL Trig給出一個快速的前沿和低脈沖時，HTS150開關(guān)工作，迅速吸合，較傳統(tǒng)高壓開關(guān)，其不需要加熱功率或復(fù)雜的驅(qū)動電路，同時還具有非常短的恢復(fù)時間和低抖動優(yōu)點(diǎn)。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述主電路第一濾波模塊包括多個串聯(lián)電容C50，如圖2所示。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述主電路還包括主電路第二濾波模塊，所述主電路第二濾波模塊的一端接地，另一端與所述主電路第一輸出端HVOutl聯(lián)接，如圖2所示。
[0047]進(jìn)一步地，所述主電路第二濾波模塊與所述主電路第一輸出端HVOutl之間串聯(lián)電阻(R34、R35)，如圖2所示。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述第一分流器R31和所述第二分流器(R39和R33串聯(lián))的第一端通過電阻(R36、R37、R38、R40串聯(lián))和電感部件L6接地。
[0049]在本案的一個實施例中，主電路中(如圖2所示)，第一分流器R31和第二分流器(R39和R33串聯(lián))的第一端通過電阻(R36、R37、R38、R40串聯(lián))和電感L6接地;主直流電源HV通過電阻(R29和R30串聯(lián))分別與第一分流器R31和第二分流器(R39和R33串聯(lián))的第一端相連，由此，使電路穩(wěn)定。
[0050]在主電路第一濾波模塊(050工51工52工53四個串聯(lián)電容)作用下，主脈沖輸入端PLSinl產(chǎn)生的高壓脈沖電源可生成± 1KV的脈沖電壓；主電路第二濾波器(C44、C45、C46、C47、C48、C49并聯(lián))過濾電壓的脈沖部分，使主電路第一輸出端HV out I輸出穩(wěn)定的直流高壓；由此，使結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，性能穩(wěn)定，濾波性能好。
[0051 ] 其中，PLSinl為從驅(qū)動電路輸入的O?10KV、1us級脈沖信號，HV為高壓直流電源輸入的0?301^可調(diào)直流高壓，050丄51丄52丄53為耐壓401^，100(^?的電容，？1^丨111通過這4個串聯(lián)電容與HV耦合出一個下拉脈沖，再通過一個IK的電阻R31輸出即HV out2( HV out2=HV-PLSinl, PLSinl為脈沖幅值);HV outl輸出仍為HV不變，R39位高壓可調(diào)電位器，用于對參數(shù)的微調(diào)。
[0052]當(dāng)HV輸出30KV的高壓時，若主脈沖輸入端PLSinl輸出10KV—0的脈沖信號，則輸出端HV outl輸出30KV的直流高壓，輸出端HV out2輸出30KV—20KV的脈沖高壓。
[0053]任何提及“一個實施例”、“實施例”、“示意性實施例”等意指結(jié)合該實施例描述的具體構(gòu)件、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個實施例中。在本說明書各處的該示意性表述不一定指的是相同的實施例。而且，當(dāng)結(jié)合任何實施例描述具體構(gòu)件、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)時，所主張的是，結(jié)合其他的實施例實現(xiàn)這樣的構(gòu)件、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)均落在本領(lǐng)域技術(shù)人員的范圍之內(nèi)。
[0054]盡管參照本發(fā)明的多個示意性實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是必須理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出多種其他的改進(jìn)和實施例，這些改進(jìn)和實施例將落在本發(fā)明原理的精神和范圍之內(nèi)。具體而言，在前述公開、附圖以及權(quán)利要求的范圍之內(nèi)，可以在零部件和/或者從屬組合布局的布置方面作出合理的變型和改進(jìn)，而不會脫離本發(fā)明的精神。除了零部件和/或布局方面的變型和改進(jìn)，其范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項】
1.一種高壓下拉脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，包括: 主電路和驅(qū)動電路； 所述驅(qū)動電路包括單極性高壓直流電源，同步脈沖信號源，快速開關(guān)部件，驅(qū)動脈沖輸出立而; 所述單極性高壓直流電源通過串聯(lián)高壓電阻與所述快速開關(guān)部件的開關(guān)模塊一端及所述脈沖輸出端聯(lián)接，所述開關(guān)電路另一端接地，所述同步脈沖信號源與所述快速開關(guān)部件的觸發(fā)模塊聯(lián)接以控制所述快速開關(guān)部件的所述開關(guān)模塊的開或閉； 所述主電路包括主脈沖輸入端，主直流電源，主電路第一輸出端，主電路第二輸出端； 所述主脈沖輸入端與所述驅(qū)動脈沖輸出端聯(lián)接，所述主脈沖輸入端通過主電路第一濾波模塊與第一分流器和第二分流器的第一端聯(lián)接，所述第一分流器的第二端與所述主電路第二輸出端聯(lián)接，所述第二分流器的第二端與所述主電路第一輸出端聯(lián)接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓下拉脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，所述串聯(lián)高壓電阻包括串聯(lián)的第一高壓電阻和第二高壓電阻。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓下拉脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，所述第一高壓電阻和所述第二高壓電阻之間具有主電路第一濾波模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓下拉脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，所述主電路第一濾波模塊包括多個并聯(lián)電容。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓下拉脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，所述第二高壓電阻并聯(lián)有第二穩(wěn)壓管(D2)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓下拉脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，所述快速開關(guān)部件為HTSl 50快速開關(guān)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓下拉脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，所述主電路第一濾波模塊包括多個串聯(lián)電容。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓下拉脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，所述主電路還包括主電路第二濾波模塊，所述主電路第二濾波模塊的一端接地，另一端與所述主電路第一輸出端聯(lián)接。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高壓下拉脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，所述主電路第二濾波模塊與所述主電路第一輸出端之間串聯(lián)電阻。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓下拉脈沖發(fā)生裝置，其特征在于，所述第一分流器和所述第二分流器的第一端通過電阻和電感部件接地。
【文檔編號】H02M9/06GK105915102SQ201610431069
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】應(yīng)剛, 戴小林, 張坤, 周立
【申請人】江蘇天瑞儀器股份有限公司