在电子产品中，电涌是非常关键的事情，对于每个电路设计人员来说都是一场噩梦。这些浪涌通常被称为脉冲，可以定义为高电压，通常在几kV内持续很短的时间。脉冲电压的特性可以通过高或低的下降时间后跟着非常高的电压上升时间来注意到。闪电是导致脉冲电压的自然原因的一个例子。由于此脉冲电压会严重损坏电气设备，因此对我们的设备进行测试以抵抗脉冲电压很重要。在这里，我们使用脉冲电压发生器，该脉冲发生器在受控的测试装置中产生高电压或高电流浪涌。在本文中，我们将了解脉冲电压发生器的工作与应用。因此，让我们开始吧。
如前所述，脉冲发生器会以非常高的电压或非常大的电流产生短时间的电涌。因此，有两种类型的脉冲发生器，脉冲电压发生器和脉冲电流发生器。但是，在本文中，我们将讨论脉冲电压发生器。
脉冲电压波形
为了更好地了解脉冲电压，让我们看一下脉冲电压波形。下图显示了高压脉冲波形的一个峰值
如您所见，该波形在2 uS内达到其最大100％峰值。这是非常快的，但是高压几乎以40uS的跨度失去了强度。因此，脉冲的上升时间很短或很快，而下降时间却很慢或很长。脉冲的持续时间称为波尾，由第三时间戳ts3与ts0之差定义。
单级脉冲发生器
为了理解脉冲发生器的工作原理，让我们看一下单级脉冲发生器的电路图，如下所示
上述电路由两个电容器和两个电阻组成。火花隙（G）是发生电火花的两个电极之间的电隔离间隙。上图中还显示了高压电源。任何脉冲发生器电路都需要至少一个大电容器，该大电容器被充电至适当的电压电平，然后由负载放电。在以上电路中，CS是充电电容器。这是一个通常超过2kV额定值的高压电容器（取决于所需的输出电压）。电容器CB是将使充电电容器放电的负载电容。电阻以及RD和RE控制波形。
如果仔细观察以上图像，我们可以发现G或火花隙没有电气连接。那么负载电容如何获得高压？这就是诀窍，通过这一技巧，上述电路可用作脉冲发生器。电容器被充电，直到电容器的充电电压足以跨越火花隙为止。跨火花间隙和高压产生的电脉冲从火花间隙的左电极端子转移到右电极端子，因此使其成为连接电路。
可以通过改变两个电极之间的距离或改变电容器的完全充电电压来控制电路的响应时间。该输出电压脉冲的计算可以通过计算与输出电压波形进行
V（T）=（E - α吨-电子- β吨）
哪里，
α= 1 / R d C ^ b β= 1 / R Ë Ç ž
单级脉冲发生器的缺点
单级脉冲发生器电路的主要缺点是物理尺寸。根据高额定电压，组件的尺寸会变大。同样，高脉冲电压产生需要高直流电压。因此，对于单级脉冲电压发生器电路，即使在使用大的直流电源之后，也很难获得最佳效率。
用于间隙连接的球体也需要非常大的尺寸。由于脉冲电压的产生而放电的电晕很难抑制和整形。电极寿命会缩短，并且在重复几次循环后需要更换。
马克思发生器
欧文·奥托·马克思（Erwin Otto Marx）在1924年提供了多级脉冲发生器电路。该电路专门用于从低压电源产生高脉冲电压。下图显示了多路脉冲发生器的电路或通常称为马克思电路。
上面的电路使用4个电容器（可以有n个电容器），这些电容器在充电条件下通过充电电阻R1至R8由高压电源充电。
在放电状态下，火花隙在充电状态下是开路的，它充当开关并连接通过电容器组的串联路径，并在负载两端产生很高的脉冲电压。上图中的紫色线表示放电状态。需要充分超过第一个电容器的电压，以击穿火花隙并激活Marx发生器电路。
发生这种情况时，第一个火花隙将连接两个电容器（C1和C2）。因此，第一个电容器两端的电压将是C1和C2两个电压的两倍。随后，由于跨过第三火花隙的电压足够高，第三火花隙自动击穿，并且它开始将第三电容器C3的电压添加到电池堆中，并一直上升到最后一个电容器。最终，当达到最后一个火花间隙和最后一个火花间隙时，电压足够大，可以打破负载两端的最后一个火花间隙，而火花塞之间的间隙较大。
最终间隙上的最终输出电压将为nVC（其中n是电容器的数量，VC是电容器的充电电压），但是在理想电路中确实如此。在实际情况下，马克思脉冲发生器电路的输出电压将远低于实际期望值。
但是，最后一个火花点需要有较大的间隙，因为如果没有此间隙，电容器将无法进入充满电状态。有时，放电是有意完成的。有几种方法可以使马克思发生器中的电容器组放电。
马克思发生器中的电容器放电技术：
脉冲附加触发电极 ：脉冲附加触发电极是在充满电或特殊情况下有意触发Marx发生器的有效方法。额外的触发电极称为Trigatron。Trigatron提供不同形状和尺寸的规格。
电离间隙中的空气 ：电离空气是一条有效的途径，有助于传导火花间隙。通过使用脉冲激光进行电离。
降低间隙内的气压 ：如果将火花间隙设计在腔室内，则降低气压也是有效的。
马克思发生器的缺点
充电时间长：马克思发生器使用电阻器为电容器充电。因此充电时间变长。靠近电源的电容器的充电速度比其他电容器快。这是由于电容器和电源之间的电阻增加而导致距离增加。这是马克思发生器单元的主要缺点。
效率损失：由于与前面所述的原因相同，当电流流过电阻器时，马克思发生器电路的效率很低。
火花隙的寿命短：通过火花隙的重复放电循环会缩短需要不时更换的火花隙电极的寿命。
充放电循环的重复时间：由于充电时间长，脉冲发生器的重复时间很慢。这是马克思发生器电路的另一个主要缺点。
脉冲发生器电路的应用
脉冲发生器电路的主要应用是测试高压设备。使用脉冲电压发生器测试避雷器，保险丝，TVS二极管，不同类型的电涌保护器等。不仅在测试领域，脉冲发生器电路还是核物理实验以及激光，聚变和等离子设备行业中使用的必不可少的仪器。
Marx发生器用于模拟对电力线齿轮和航空工业的雷电影响。它也用于X射线和Z机。其他用途，例如电子设备的绝缘测试，也使用脉冲发生器电路进行测试。