SHVP-05 P(N) 5 KV 纳秒级脉冲源

技术白皮书

版本：V1.0 发布单位：世纪新天（苏州）大数据科技有限公司 日期：2026年09月

摘要

SHVP-05 P(N)是世纪新天SHVP系列经济型台式单极性纳秒高压脉冲源，分为P正极性版本、N负极性版本，输出0~5kV连续可调纳秒方波。整机采用全固态高速开关拓扑，内置高压充电单元，上升沿最快≤20ns（@50pF容性负载），脉冲过冲＜5%；支持单次、连续重频、Burst脉冲串，最高重复频率可达100kHz。设备体积紧凑，参数调节精细，内置多重高压故障保护，适配纳秒脉冲生物效应、DBD低温等离子体、材料表面改性、绝缘脉冲老化等科研场景，可作为进口5kV纳秒单极性脉冲设备国产化替代方案。

关键词：SHVP-05P；SHVP-05N；5kV纳秒脉冲；单极性方波；DBD等离子体；纳秒脉冲电场；材料脉冲改性

目录

1. 概述
2. 应用场景与行业痛点
3. SHVP-05 P(N)产品介绍
4. 核心技术架构
5. 详细技术规格参数
6. 典型系统搭建方案
7. 典型波形特征与实验案例
8. 控制、接口与上位机软件
9. 安全规范与使用注意事项
10. 应用领域
11. 产品选型与定制扩展服务
12. 总结 附录A：术语与缩略词 附录B：企业信息

1. 概述

SHVP-05 P(N)为一体化台式单极性纳秒高压脉冲发生器，P型号输出正高压脉冲，N型号输出负高压脉冲，输出电压05kV连续可调。脉冲为高速方波，默认脉宽100ns1ms，上升沿最快≤20ns@50pF容性负载；重复频率支持单次触发至最高100kHz。整机集成内置高压直流储能单元，AC220V直接供电，无需外接独立高压源；前面板实体按键+数码显示，支持内部自触发、外部TTL触发，可选RS485上位机程控。支持Burst脉冲串模式，可自定义一串脉冲数量与串间隔，适合批量参数扫描实验。

说明：本机为单极性输出；如需实现双极性交替脉冲，可采用一台SHVP-05P与一台SHVP-05N做外部同步联动，或直接选用SHVP-05B双极性机型。

2. 应用场景与行业痛点

2.1 典型应用场景

纳秒脉冲细胞生物效应、离体组织脉冲处理；DBD介质阻挡放电、低温等离子体激励；高分子薄膜、材料脉冲表面改性；绝缘材料脉冲击穿、老化测试；静电喷雾、脉冲功率基础物理实验；激光辅助放电、小型脉冲教学实验平台。

2.2 当前行业痛点

1. 进口5kV纳秒脉冲设备价格高，交付周期长，维修成本高；
2. 分立搭建Marx回路体积庞大，边沿指标差，波形振铃大，参数调节麻烦；
3. DBD、生物样本属于容性负载，简易脉冲源波形畸变严重，负载打火极易损坏功率器件；
4. 很多国产脉冲源最高重频低，无法开展高频纳秒脉冲生物与等离子体研究；
5. 缺少实时高压监测，负载击穿短路时保护响应慢，设备易损毁。

3. SHVP-05 P(N)产品介绍

SHVP-05P（正）/SHVP-05N（负）国产经济型5kV单极性纳秒高压脉冲源，面向高校与企业脉冲科研。 ✅ 核心特点

• 单极性选型：SHVP-05P正向脉冲，SHVP-05N负向脉冲，0~5kV连续可调；
• 纳秒快边沿，最快上升沿≤20ns@50pF容性负载，脉冲过冲＜5%，波形质量稳定；
• 参数可调范围广：脉宽100ns1ms，单次100kHz高重复频率，支持Burst脉冲串；
• 一体化台式整机，内置高压储能单元，AC220V直接供电，无需外置高压模块；
• 全固态半导体开关，无火花隙，可长时间连续稳定运行；
• 内置过压、过流、短路、过热硬件保护，负载击穿微秒级闭锁高压输出；
• 前面板实体按键+数码管显示，操作简单；标配外触发，可选RS485上位机程控；
• 内置容性负载波形整形网络，降低电缆反射振荡，适配等离子体、生物样本等容性负载；
• 整机轻量化紧凑结构，台面占用空间小，便于实验室布置。

4. 核心技术架构

1. 独立储能+高速半导体开关阵列 内置高压DC储能单元，高速功率开关控制储能电容快速放电；P/N版本硬件区分输出极性，输出电压闭环稳压，抑制负载波动带来电压漂移。
2. FPGA高精度时序控制单元 FPGA数字时序内核，精准控制脉冲脉宽、重复频率、Burst脉冲数量；支持内部自触发与外部TTL触发，触发抖动低。
3. 容性负载波形整形网络 集成阻抗匹配电路，针对DBD放电腔、生物组织这类容性负载优化，抑制长电缆带来的波形反射、振铃，保证方波平顶稳定。
4. 高压采样与快速保护单元 实时采集输出高压、回路电流、模块温度；一旦检测短路、过流、超温，微秒级切断高压，面板同步故障告警。
5. 光电隔离信号接口 外触发信号、通信接口与高压回路光电隔离，防止高压串入前端信号发生器、示波器，保护外围测量仪器。

5. 详细技术规格参数

备注：指标在标准50pF容性负载条件测得；长高压电缆、超大容性负载会劣化上升沿。本设备仅用于科研实验，不可直接用于人体临床医疗激励。

6. 典型系统搭建方案

6.1 整套系统组成

1. SHVP-05 P(N) 5KV纳秒级脉冲源主机
2. 样品电极 / 细胞腔 / DBD放电腔
3. TTL信号发生器（外触发选配）
4. ≥5kV高压差分探头
5. 高带宽数字示波器
6. 可选：罗氏线圈、上位机、安全联锁、气体供气系统（等离子实验）

6.2 连接原理简述

主机接入AC220V，在面板设置输出电压、脉宽、重频、Burst参数；选择内部自触发或者外部TTL同步触发。高压输出接样品电极，输出单极性纳秒脉冲激励DBD等离子体或者生物样品；高压差分探头、罗氏线圈采集电压电流波形送入示波器观测。负载发生击穿短路时，设备自动闭锁高压，保护主机。

7. 典型波形特征与实验案例

1. 典型波形特征 纳秒快前沿方波，过冲低、振铃小；在DBD容性负载条件下保持稳定平顶；支持单次脉冲、连续脉冲、Burst脉冲串输出。
2. 典型实验案例

• 纳秒脉冲细胞效应、离体组织单极性脉冲电场科研；
• DBD介质阻挡放电、低温等离子体发生，气体处理、材料表面改性；
• 高分子绝缘薄膜脉冲耐压、击穿老化测试；
• 静电喷雾、脉冲功率基础物理实验；
• 高校高电压、脉冲功率教学实验平台搭建。

8. 控制、接口与上位机软件

1. 本地控制面板：电源开关、高压启停按键；电压、脉宽、频率设置按键；数码管实时显示参数、高压就绪、故障告警指示灯。
2. 信号接口：BNC TTL外部触发输入，可选BNC同步输出信号。
3. 高压输出：SHV高压输出端子。
4. 选配RS485上位机软件：电脑远程设置脉冲参数、读取设备状态，自动执行批量参数扫描，保存实验日志。

9. 安全规范与使用注意事项

⚠️ 设备最高输出5kV高压，严禁直接接入人体用于临床治疗，严格遵守高压实验室安全规范。

1. 可靠接地：设备外壳保护地端子单独可靠接地，接地电阻≤4Ω；每次实验前检查接地，接地不良禁止开机。
2. 人员资质：操作人员必须经过高压安全专项培训；推荐双人实验，配备监护人员。
3. 环境防护：实验区域保持干燥，相对湿度＜70%；台面铺设≥5kV绝缘垫，设置高压警示标识，加装防护挡板；等离子体实验做好通风，防范臭氧与紫外辐射。
4. 个人防护：接线、更换样品、检修回路时佩戴5kV绝缘手套、防护面屏，接线单手操作。
5. 开机前检查：高压电缆耐压≥5kV，外皮无破损；电极接线牢固，确认负载类型符合设备规格；上电前参数归零，低压预测试。
6. 操作流程：上电自检无故障后，人员撤离高压样品区，缓慢升压；设备运行期间禁止触碰高压回路，禁止插拔SHV/BNC接头。
7. 停机放电流程：电压归零→关闭高压→断电→静置等待，使用高压接地棒多次释放残压；确认无残压后，方可拆线、更换样品。高压线缆、电极会储存电荷，断电后仍存在残压。
8. 故障处理：出现短路、过热告警，设备自动闭锁高压；禁止强行复位加压，排查负载绝缘、短路问题。
9. 仪器安全：示波器、采集仪器可靠接地；高压探头耐压≥5kV；信号线与高压电缆分开走线，避免高压耦合串扰。
10. 设备维护：禁止非厂家人员开盖，内部储能电容带有高压，私自开盖将失去质保。

10. 应用领域

• 高校、科研院所：纳秒脉冲生物效应、等离子体物理、脉冲功率、绝缘材料科研；
• 新材料企业：高分子薄膜等离子体表面改性工艺研发；
• 生物医学实验室：纳秒脉冲细胞、离体组织基础研究；
• 检测机构：绝缘材料脉冲击穿、老化性能测试；
• 教学平台：高电压、脉冲功率教学实验。

11. 产品选型与定制扩展服务

1. 标准型号选型 SHVP-05P：正极性5kV纳秒脉冲源； SHVP-05N：负极性5kV纳秒脉冲源。
2. 非标定制：边沿指标优化、多机同步触发、RS485上位机程控、脚踏启停、定制高压输出接头；
3. 配套服务：出厂波形检测、现场调试、实验技术培训、质保维护，协助搭建整套等离子体/脉冲电场实验系统方案。

12. 总结

SHVP-05 P(N) 5KV纳秒级脉冲源，是世纪新天推出的经济型全固态单极性纳秒脉冲电源，P/N正负极性可选，0~5kV输出，最快上升沿≤20ns，最高支持100kHz高重频。专门面向纳秒生物效应、DBD等离子体、材料脉冲老化等科研场景；整机一体化集成高压源，内置完备高压保护，体积紧凑，性价比突出。国产化替代进口5kV纳秒单极性脉冲发生器，大幅降低科研设备采购成本，为低温等离子体、纳秒脉冲生物电场、材料脉冲测试提供稳定可靠的实验平台。

附录A：术语与缩略词

ns：纳秒 kV：千伏 DBD：介质阻挡放电 TTL：晶体管-晶体管逻辑电平 SHV：高压同轴接头 Burst：脉冲串模式

附录B：企业信息

世纪新天（苏州）大数据科技有限公司 自主品牌：世纪新天 主营：SHVP系列高压脉冲电源、SHVM嵌入式高压脉冲模块 应用方向：等离子体激励、激光电光驱动、质谱仪器、半导体可靠性测试、生物医学脉冲实验、强电磁效应科研装备