一種10/1000μs雷電衝擊發生器的製作方法與工藝
2023-06-01 22:30:46
本發明屬於信號類電湧保護器測試領域，特別涉及了一種10/1000μs雷電衝擊發生器。
背景技術：
雷電是自然界中的一種自然放電現象。雷電發生後，通過靜電感應和電磁感應的作用，通信線路中將形成雷電過電壓。對於通信線路的雷電過電壓，目前在通信線路中常採用安裝信號電湧保護器的方法來進行抑制。信號電湧保護器的常規衝擊試驗常採用8/20μs或1.2/50μs波形。但是對於防護等級更高的信號電湧保護器而言，根據IEC61643-21:2000低壓電湧保護器第21部分——電信和信號網絡的電湧保護器的性能要求和試驗方法的規範要求：信號電湧保護器的衝擊限制電壓試驗用的電壓波形和電流波形採用10/1000μs，1kV或4kV的開路電壓；10/1000μs，25A或100A的短路電流。也就是說常規的8/20μs或1.2/50μs波形已經無法滿足嚴酷等級的實驗了。
技術實現要素：
為了解決上述背景技術提到的技術問題，本發明旨在提供一種10/1000μs雷電衝擊發生器，它能提供10/1000μs波形來對信號電湧保護器進行嚴酷等級的實驗。為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：一種10/1000μs雷電衝擊發生器，包括依次連接的可調直流高壓源、限流電路和電壓/電流波形產生電路，所述電壓/電流波形產生電路包括依次連接的儲能電容組、放電開關和放電迴路網絡，以及連接放電開關的觸發電路，所述儲能電容組的輸入端連接限流電路的輸出端，放電迴路網絡的輸出端連接被測試品；所述可調直流高壓源經限流電路向儲能電容組充電，充電完成後觸發電路控制放電開關導通，從而使放電迴路網絡產生10/1000μs電壓或電流波形。其中，上述限流電路包括第一～第四電阻，可調直流高壓源的輸出端分別經第一～第四電阻與儲能電容組的輸入端連接。其中，上述電壓/電流波形產生電路包括第一～第四儲能電容、第一～第四可控矽、第五～第七電阻以及電感，所述第一～第四儲能電容構成儲能電容組，第一～第四可控矽構成放電開關，第五～第七電阻以及電感構成放電迴路網絡；所述第一～第四儲能電容的一端接地，另一端一一對應連接第一～第四可控矽的陽極，第一～第四可控矽的陽極一一對應連接第一～第四電阻，所述第五電阻的一端連接第六電阻的一端並接地，第五電阻的另一端經依次串聯的電感和第七電阻後與第六電阻的另一端連接，第五電阻與電感的公共端連接第一～第四可控矽的陰極。其中，上述觸發電路包括變壓器、整流橋、濾波電容、三端穩壓器、開關和第八電阻，所述變壓器的原邊接入220V交流電，它的副邊連接整流橋的輸入端，整流橋包括正、負輸出端，所述濾波電容的正極分別連接整流橋的正輸出端和三端穩壓器的輸入端，濾波電容的負極分別連接整流橋的負輸出端和三端穩壓器的接地端，三端穩壓器的接地端連接第一～第四可控矽的陰極，三端穩壓器的輸出端經第八電阻與第一～第四可控矽的門極連接。其中，上述三端穩壓器的型號為7805。採用上述技術方案帶來的有益效果：本發明的電路結構簡單，操作方便，工作性能穩定，且具有輸出電壓高、電流大的特點，滿足信號電湧保護器嚴酷等級試驗。電路中的放電開關採用單向可控矽電路，具有無放電火花、測量精度高、幹擾小的特點。儲能電容組的結構及單向可控矽的放電開關，易於實現大電流放電，且放電迴路性能穩定、工作可靠，不易造成放電開關的損壞。本發明應用範圍廣泛，不僅適用於信號電湧保護器的測試，同樣也適應於其它電子設備的雷擊模擬試驗。附圖說明圖1是本發明的系統結構框圖。圖2是本發明中可調直流高壓源的原理結構圖。圖3是本發明中的限流電路的結構圖。圖4是本發明中電壓/電流波形產生電路的電路圖。圖5是本發明中觸發電路的電路圖。標號說明：R1～R8：第一～第八電阻，C1～C4：第一～第四儲能電容，G1～G2：第一～第四可控矽，L：電感，w：電阻器，S：開關。具體實施方式以下將結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細說明。如圖1所示本發明的系統結構框圖，一種10/1000μs雷電衝擊發生器，包括依次連接的可調直流高壓源、限流電路和電壓/電流波形產生電路，所述電壓/電流波形產生電路包括依次連接的儲能電容組、放電開關和放電迴路網絡，以及連接放電開關的觸發電路，所述儲能電容組的輸入端連接限流電路的輸出端，放電迴路網絡的輸出端連接被測試品；所述可調直流高壓源經限流電路向儲能電容組充電，充電完成後觸發電路控制放電開關導通，當被測試品端開路時，放電迴路網絡產生10/1000μs電壓波形，當被測試品端短路時，放電迴路網絡產生10/1000μs電流波形。如圖2所示本發明中可調直流高壓源的原理結構圖，高壓源模塊外接+24V直流電源和電阻器w，輸出0～5kV的電壓。通過調整電阻器w抽頭的位置改變輸出電壓的大小。高壓源模塊的內部電路採用脈衝高頻振蕩電路及倍壓電路，由電阻器w調整脈衝信號的佔空比，改變輸出電壓的值。如圖3所示本發明中的限流電路的結構圖，包括第一～第四電阻，即R1～R4，可調直流高壓源的輸出端分別經R1～R4與儲能電容組的輸入端連接。R1～R4的阻值為100kΩ，功率為100W。如圖4所示本發明中的限流電路的結構圖，電壓/電流波形產生電路包括第一～第四儲能電容C1～C4、第一～第四可控矽G1～G4、第五～第七電阻R5～R7以及電感L，所述第一～第四儲能電容構成儲能電容組，第一～第四可控矽構成放電開關，第五～第七電阻以及電感構成放電迴路網絡；所述第一～第四儲能電容的一端接地，另一端一一對應連接第一～第四可控矽的陽極，第一～第四可控矽的陽極一一對應連接第一～第四電阻，所述第五電阻的一端連接第六電阻的一端並接地，第五電阻的另一端經依次串聯的電感和第七電阻後與第六電阻的另一端連接，第五電阻與電感的公共端連接第一～第四可控矽的陰極。利用該波形產生電路產生的波形，其波頭時間半峰值時間C為儲能電容組的總電容，C＝C1+C2+C3+C4，輸出的開路電壓U0為儲能電容組的充電電壓值。C1、C2、C3、C4電容的取值為2.5μF/10kV。R5的阻值為2.2kΩ，R6為11Ω，R7為150Ω，它們電阻的功率為100W。G1、G2、G3、G4的電流取值為100A。如圖5所示本發明中觸發電路的電路圖，觸發電路包括變壓器、整流橋、濾波電容、三端穩壓器7805、開關S和第八電阻R8，所述變壓器的原邊接入220V交流電，它的副邊連接整流橋的輸入端，整流橋包括正、負輸出端，所述濾波電容的正極分別連接整流橋的正輸出端和7805的輸入端，濾波電容的負極分別連接整流橋的負輸出端和7805的接地端，7805的接地端連接G1～G4的陰極，7805的輸出端經R8與的G1～G4門極連接。當儲能電容組充電完成，閉合觸發電路的開關S，觸發電路向G1～G4輸入門信號，從而產生波形。綜上所述，本發明產生的波形，滿足波前時間為10μs，半峰值時間為1000μs，峰值誤差為±10％，波前時間誤差為+100％、-10％，半峰值時間誤差為±20％，最大開路電壓為5kV，最大短路電流為500A。以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護範圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護範圍之內。