SHVP-10B 双极性10kV高性能纳秒脉冲电源

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-10B是世纪新天SHVP系列高性能全固态纳秒脉冲电源，双极性±10kV输出，专为强电磁效应实验、等离子体放电、介质阻挡放电DBD、生物电脉冲、材料电击穿、高压瞬态冲击等科研场景设计。设备基于自研全固态Marx脉冲发生架构，具备纳秒级快速边沿、低振铃、高重复稳定性，支持正/负脉冲独立或交替输出。

整机集成高压储能单元、固态开关阵列、边沿整形模块与程控闭环控制系统，脉冲幅值、脉宽、重复频率、极性均可软件调节，支持外触发同步，可与示波器、采集系统联动，满足高校、科研院所、企业研发实验室的高压纳秒脉冲科学实验需求，替代传统油浸式脉冲源与进口高压纳秒脉冲发生器。

关键词：双极性纳秒脉冲电源；±10kV；全固态Marx；介质阻挡放电；等离子体；高压瞬态冲击

目录

1. 概述  
2. 应用场景与行业痛点  
3. SHVP-10B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. 高压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-10B为台式一体化双极性10kV全固态纳秒脉冲电源，属于世纪新天SHVP特种脉冲产品系列。设备采用全固态半导体开关阵列，摒弃传统火花隙开关，具备长寿命、低抖动、参数可编程的优势。

设备可输出正极性脉冲、负极性脉冲、正负交替双极性脉冲；输出电压范围0~±10kV连续可调，纳秒级上升沿，内置波形整形电路，抑制脉冲过冲与振荡，保障放电实验可复现。支持本地面板操作、远程上位机程控、外部触发输入，自带同步输出信号用于示波器同步采集。风冷设计，220V市电供电，可直接部署于实验室工作台。

2. 应用场景与行业痛点

2.1 典型应用场景

介质阻挡放电（DBD）等离子体、纳秒脉冲等离子体激励、材料电击穿/老化测试、液体电介质放电、生物纳秒电穿孔、强电磁瞬态效应、高压绝缘材料瞬态耐压实验。

2.2 当前行业痛点

1. 传统火花隙脉冲源寿命短，重复触发抖动大，脉冲一致性差，实验数据难以重复；  
2. 单极性高压脉冲源，无法直接开展正负交替双极性放电对比实验；  
3. 高压输出时波形振铃、过冲严重，真实加载到样品的边沿不可控；  
4. 设备体积庞大，多为油浸结构，维护繁琐，存在漏油风险；  
5. 缺少标准化程控接口，难以接入自动化实验平台，无法多设备时序联动。

3. SHVP-10B产品介绍

SHVP-10B是国产高性能双极性全固态纳秒脉冲电源，定位科研级高压脉冲激励源。

✅ 核心特点

• 双极性输出，0~±10kV连续可调，支持正脉冲、负脉冲、正负交替脉冲三种输出模式；  
• 全固态Marx拓扑，无火花间隙，低触发抖动，超长工作寿命；  
• 内置边沿整形电路，有效降低脉冲过冲与振铃；  
• 脉冲幅值、脉宽、重复频率、极性均可独立编程；  
• 支持内触发/外触发，同步标记输出，适配示波器、数据采集系统；  
• 本地LCD面板操作 + 远程上位机程控双模式；  
• 风冷台式一体化结构，无需油浸维护，部署简单。

4. 核心技术架构

1. 全固态Marx高压脉冲拓扑
   采用自研半导体固态开关阵列，多级Marx升压结构，无气体火花间隙。触发抖动小，脉冲重复性高，支持长时间连续循环放电实验，脉冲幅值可编程精细调节。
2. 自适应边沿整形网络
   集成无源RC整形模块，针对10kV高压纳秒脉冲做波形优化，抑制放电回路反射造成的振荡、过冲，保证负载变化条件下脉冲边沿稳定。
3. 高压闭环采样控制系统
   实时采集高压输出幅值，闭环反馈调节，抑制电压漂移，长时间连续实验下脉冲幅值稳定性高。
4. 高精度时序同步单元
   支持外部BNC触发输入，可接收外部时序信号启动脉冲；同步输出BNC信号，标记脉冲输出时刻，实现示波器、高速采集卡精准时序对齐。
5. 高压安全联锁保护
   内置过压、过流、短路、过热保护，出现故障时快速切断高压输出，保护设备与被测样品。

5. 详细技术规格参数

备注：脉冲指标为纯阻性负载条件下典型测试结果；实际波形会随负载（等离子体、液体、固体介质）特性发生变化。

6. 典型系统搭建方案

6.1 整套实验系统组成

1. SHVP-10B 双极性纳秒脉冲电源（主机）  
2. 被测负载（DBD放电腔、固体/液体介质样品、生物样品腔）  
3. 高压差分探头  
4. 高带宽数字示波器  
5. 高压同轴电缆、匹配电阻  
6. 接地系统、绝缘实验台

6.2 连接原理简述

SHVP-10B输出双极性纳秒高压脉冲施加至放电负载；高压差分探头采集负载两端瞬态电压波形，示波器接收设备同步信号，完成电压波形记录与分析；可同步搭配电流线圈采集放电电流，获得V-I特性，用于等离子体、击穿特性研究。设备支持外部时序触发，可联动气体流量控制器、高速相机同步开展等离子体光学观测实验。

7. 典型波形特征与实验案例

1. 典型波形特征
   纳秒快速上升沿，脉冲平顶稳定，波形振荡、过冲经过抑制，脉冲参数重复性高，适合定量科研实验。支持正负交替输出，用于对比正向、负向高压脉冲与物质相互作用差异。
2. 典型实验场景

• 介质阻挡放电DBD纳秒等离子体发生实验；  
• 固体/液体电介质纳秒脉冲击穿、老化特性研究；  
• 纳秒脉冲生物电穿孔、细胞效应实验；  
• 强电磁瞬态冲击效应、绝缘材料瞬态耐压评估；  
• 等离子体尾气处理、材料表面改性实验研究。

8. 控制、接口与上位机软件

1. 本地操作：设备前面板LCD显示屏+编码器旋钮，设置输出电压、脉宽、重复频率、脉冲极性，一键启停高压输出，实时查看设备状态。  
2. 远程上位机控制：RS485通讯接口，配套Windows上位机软件，全部脉冲参数可编程，支持自动扫描实验（电压扫描、频率扫描、脉宽扫描），可导出实验参数日志，便于自动化实验流程。  
3. BNC信号接口：外部触发输入；同步标记输出。  
4. 保护接口：支持外部安全联锁接入，可外接安全门信号。

9. 高压安全规范与使用注意事项

⚠️ 设备最高输出±10kV高压，必须严格遵守高压实验室安全规范

1. 设备放置于绝缘实验工作台，可靠接地；工作区域设置高压警示标识，非实验人员禁止靠近；  
2. 修改接线、更换样品前，必须关闭高压输出，等待设备充分放电确认无残压后再操作；  
3. 高压输出线缆保持绝缘良好，避免裸露、弯折破损；  
4. 严禁在潮湿环境使用，实验区域保持干燥；  
5. 设备出现短路、打火、过热告警时，立刻切断市电电源；  
6. 操作人员应接受高压安全培训，按要求佩戴绝缘防护用品。

10. 应用领域

• 高校、科研院所等离子体物理实验室（DBD纳秒等离子体）；  
• 高电压与绝缘技术实验室，介质击穿、材料老化研究；  
• 生物医学实验室，纳秒脉冲电穿孔、细胞生物效应研究；  
• 企业研发中心，材料表面改性、环保等离子体处理研发；  
• 强电磁环境模拟、高压瞬态冲击效应实验。

11. 产品选型与定制扩展服务

1. 标准型号 SHVP-10B：±10kV，脉宽100ns~2μs，最高1kHz重复频率；  
2. 非标定制：可定制更高重复频率、更长/更窄脉宽、多通道同步脉冲、特定负载匹配方案；  
3. 配套服务：设备出厂测试、现场安装调试、高压实验技术培训、质保维护；可协助客户完成整套脉冲实验系统集成方案设计。

12. 总结

SHVP-10B双极性10kV高性能纳秒脉冲电源，基于世纪新天自研全固态Marx脉冲技术，实现±10kV双极性纳秒脉冲输出。设备无火花隙、寿命长、脉冲一致性好，波形经过整形优化，降低过冲与振荡，支持本地操作与上位机自动化程控，可适配等离子体放电、介质击穿、生物纳秒脉冲等各类科研实验。

作为国产化科研级高压纳秒脉冲激励源，SHVP-10B有效降低进口设备采购成本与长交付周期问题，为国内高校、科研机构、企业研发提供稳定可靠的高压纳秒脉冲实验平台。

附录A：术语与缩略词

• DBD：Dielectric Barrier Discharge，介质阻挡放电  
• Marx：马克思脉冲发生电路  
• ns：纳秒，时间单位  
• kV：千伏，电压单位

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系列纳秒高压脉冲电源、特种科研脉冲源
应用方向：等离子体激励、半导体可靠性测试、生物电脉冲、强电磁效应科研装备