利用气体火花开关自击穿陡化脉冲变压器的输出电压前沿是一种研究快丝阵Z箍缩预脉冲电流水平下金属丝电爆炸的常用技术方案。然而,气体火花开关自击穿过程具有数十甚至几百纳秒的导通时延抖动,这严重地阻碍了采用高时空分辨率诊断设备捕获电爆炸过程中关键时刻的物理图像。因此,低时延抖动的快脉冲功率源对于丝阵Z箍缩早期行为的高时空分辨率同步诊断研究具有重要意义。本文分析了传统谐振充电装置的典型充、放电过程,设计了用于快脉冲电流驱动金属丝电爆炸研究的脉冲变压器。基于脉冲变压器铁芯的饱和特性提出了一种新型谐振充电装置,可以将脉冲变压器的提升电压作用与磁开关的陡化脉冲作用相结合,大幅度地提高了输出电压的前沿。这一新型谐振充电装置的电压加载速率是传统谐振充电装置的3倍。谐振充电装置电压加载速率的提升改进了利用气体火花开关陡化脉冲变压器输出电压前沿的技术方案。通过实验研究了不同电极形状、极间距离和气压对气体火花开关自击穿过程中时延抖动、击穿电压稳定性等特性的影响。针-板电极气体火花开关具有更小的时延抖动和更高的击穿电压稳定性。采用新型谐振充电装置驱动针-板电极气体火花开关的时延抖动降低到传统谐振充电装置驱动条件下的50%以下。在初始充电电压为19 k V、电极间距为5.5 mm、气压为1 atm时,气体火花开关的自击穿时延抖动可降低至13 ns。气体火花开关自击穿电压稳定性也得到较大改善。利用新型谐振充电装置建造了小型快脉冲功率源,将负载电容、针-板电极气体火花开关和负载真空腔室集成为一体,并针对上述脉冲功率源设计了用于测量快前沿脉冲电流的罗氏线圈和负载电压的电阻分压器。紧凑型脉冲功率源可以极低的导通时延抖动和较高的击穿电压稳定性输出前沿34 ns、幅值1.74 k A的脉冲电流。基于脉冲功率源、激光探针诊断系统和电磁屏蔽系统组成的金属丝电爆炸高时空分辨率诊断平台,对电爆炸等离子体演化过程进行了诊断研究。实验结果表明低抖动快前沿脉冲功率源有助于对快脉冲电流驱动金属丝负载演化过程开展精确的同步诊断。