一种基于FPGA的全固态高压纳秒脉冲发生器的研制

摘要

为研究纳秒脉冲电场诱导肿瘤细胞的凋亡效应，本文结合Marx发生器原理和全固态开关技术，研制了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的多参数可调全固态高压纳秒脉冲发生器。该发生器主要包括高压直流电源、Marx电路、FPGA控制电路和负载四部分。Marx电路采用MOSFET作为控制开关代替传统的火花间隙开关，用二极管代替电阻。FPGA产生多路同步触发脉冲信号，通过光纤进行隔离后可作为MOSFET的原始控制信号，同步驱动多个MOSFET。FPGA控制电路控制充电电压和输出脉冲的宽度、频率，并具有保护功能。实验结果表明，该脉冲发生器可产生幅值(0~8kV)连续可调、脉宽(200~1000ns)灵活可变、频率(1~1000Hz)独立可控，前沿~35ns的高压纳秒脉冲，为进一步探索纳秒脉冲电场生物医学效应奠定了基础。