脉冲电源是一种能在微秒或纳秒级产生瞬间高功率的设备。脉冲电源通常配置有电容充电器和带有半导体开关和/或磁脉冲压缩(MPC)电路系统(饱和电抗器)的脉冲产生电路。它们能够高精度和稳定的重复驱动脉冲产生。

MPC电路系统采用磁开关，一种饱和电感，利用了铁磁材料的磁化曲线的非线性。正确理解磁开关的饱和现象、磁特性、伏秒平衡和开关特性是设计磁脉冲压缩机的必要条件。MPCs能在纳秒级输出MW功率，它广泛应用于水处理、细菌灭活、高能粒子束、高能激光器、强x射线源等领域。随着先进SiC MOSFET的商业化，高度紧凑的高功率MPC设计成为可能。下面是一个基于SiC器件的MPC电源电路。


通常，C1 = N2∙C2和C2=C3。L1和L2为漏电感。饱和前后的电感比为1:1000s -10000s[1]。


Ʈ 2 < 200 ns, I2max≈几kA和Vc3max≈20 kv - 140 kv,峰值功率Pmax≈10 MW。

另一类是带有半导体开关的脉冲电源，通常用于微秒级脉冲的产生。基于半导体的脉冲电源有两种。一种是高电压脉冲电源，另一种是高电流脉冲电源。高压脉冲电源的一个常见用途是空气污染处理(家庭净化，工厂产生的烟道气体和汽车尾气)。功率电路根据功率水平变化(从家庭应用的100s W到工厂应用的MW)，输入 PFC级是任何系统都需要的。下面是一个谐振型高压发生器电路和典型的输出电压波形[2]。


以工厂空气处理为例，高压脉冲发生器对静电除尘器施加直流电压，正极接地，如下图所示。当不带电的污染空气尘埃颗粒通过静电除尘器腔体过程中，会先被充上负电荷。这些颗粒带负电的颗粒然后会被带正电荷的尘埃收集板所吸附。在所有带电颗粒被吸附和“过滤”后，出口的空气就变得干净。



高电流脉冲电源常用于激光应用。以下是QCW激光二极管[3]的产品规格示例。



脉冲电源可输出500A/100V或50kW脉冲，平均输入功率仅为1kW。这种脉冲电源一般由隔离电容器充电器、电容器组和buck型脉冲发生器三部分组成，如下图所示。




其他高压脉冲电源应用实例:


[1]  Jaegu Choi, “Introduction of the Magnetic Pulse Compressor (MPC) - Fundamental Review and Practical Application” .

[2] A. B. Jorgensen, S.D. Sonderskov, “Power Supply Prototype using SiC MOSFETs for Energization of Electrostatic Precipitators” .

[3] http://www.quantel-laser.com/en/products/item/id-500-a-100-v-pulsed-power-supply-.html