一種產生模擬阻尼振蕩波的電路的製作方法
2023-11-06 19:16:17
專利名稱：一種產生模擬阻尼振蕩波的電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於測試技術領域，具體涉及一種產生模擬阻尼振蕩波的電路。
背景技術：
電子電氣設備的埠經常會出現阻尼振蕩波，該阻尼振蕩波是由電廠、高中壓變電站及重工業設備中的電弧再放電或切換時產生的。電子電氣設備遭受的阻尼振蕩波極大地影響該設備和系統運行時的可靠性，為了衡量電子電氣設備對阻尼振蕩波的承受程度，需要通過模擬阻尼振蕩波的電路來產生阻尼振蕩波，從而對電子電氣設備進行試驗以評估設備所達到的振蕩波抗擾度等級。國際標準IEC61000-4-2規定了電子電氣設備在正常運行條件下對阻尼振蕩波的抗擾度試驗要求和測量程序，規定了模擬阻尼振蕩波電路的輸出技術要求。因此，該產生模擬阻尼振蕩波的電路成為該抗擾度試驗的關鍵。
現有技術提出了一種模擬阻尼振蕩波電路，如圖1所示，其由高壓波產生電路、高壓開關和振蕩波形產生電路組成；該高壓波產生電路由高壓電源U1、充電電阻R1和儲能電容C1組成；該振蕩波形產生電路由振蕩電路線圈L1、濾波電感L2、濾波電阻R2、濾波電容C2組成；而該高壓開關S1採用氣隙放電開關，其中該高壓開關S1包含有單點靜觸點A、多點動觸點B兩部分，正常工作時單點靜觸點A靜止，多點動觸點B旋轉，多點動觸點B上有很多觸點，當多點動觸點B上的觸點與單點靜觸點A靠近時(但不接觸)空氣擊穿導通，高壓開關S1形成一次閉合狀態，從而形成一個阻尼振蕩波。當多點動觸點B上的下一個觸點與單點靜觸點A靠近時形成又一次閉合，二次閉合的中間時間屬於開關斷開狀態。如此反覆，可形成持續的阻尼振蕩波，該阻尼振蕩波通過源電阻R3、電阻分壓器R4、R5和監視埠CRO輸出。
顯然，上述現有技術存在以下不足1、輸出的脈衝電壓檔數通常固定為幾檔，如1.0KV、1.5KV、2.0KV、2.5KV和3.0KV；其是由於採用空氣氣隙擊穿放電導通的方式造成的，而氣隙擊穿的電壓要根據開關觸電之間的距離來調整，即使有採用可調輸出的，但調節範圍僅限0.5～3KV(或1～3KV)。
2、波形中振蕩的次數不穩定；由於採用氣隙放電，當要求脈衝幅度可調時，往往造成波形中振蕩次數的不穩定；當電壓低時，振蕩次數明顯減少；反之，震蕩次數增加，且振蕩波形中毛刺較多；同樣是由於採用氣隙放電，振蕩波的重複率不可調節(一般為400次/S)；即使可調，也只有固定幾檔(如50、100、200和400次/S)。
3、輸出的阻尼振蕩波的頻率不可調；其一般只設一檔，如1MHz，有時當選購不同備件時，業可改變為500KHz、200KHz、100KHz等，但隨之電路只能固定產生由備件所決定的頻率。
4、輸出阻尼振蕩波脈衝的第一峰的極性也不可調。
5、電路工作時的高壓對高壓開關S1的損傷非常大，使用壽命受到很大的影響。
發明內容
本實用新型提出了一種產生模擬阻尼振蕩波的電路，以解決現有技術中存在的輸出脈衝電壓檔數固定、波形中振蕩次數不穩定的問題。
為了解決上述問題，本實用新型的解決方案是一種產生模擬阻尼振蕩波的電路，由高壓波產生電路、高壓開關和振蕩波形產生電路組成，其還包括該產生模擬阻尼振蕩波的電路還包含有脈衝產生控制電路和驅動模塊，該脈衝產生控制電路產生的脈衝信號輸入到該驅動模塊，而由該驅動模塊發出驅動信號給該絕緣柵雙極電晶體使其通斷。
所述的高壓開關為絕緣柵極電晶體。
所述的高壓開關和振蕩波形產生電路之間還串聯有極性切換繼電器，所述的脈衝產生控制電路輸出的控制信號輸入到該極性切換繼電器，來實現正負極性的切換。
所述的驅動模塊中還包括有高電壓隔離的DC/DC變換器。
本實用新型所述的產生模擬阻尼振蕩波的電路，充分利用絕緣柵雙極電晶體IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)的快速開關特性，將其用作為產生模擬阻尼振蕩波電路的高壓開關，本發明的整個工作原理和工作過程完全符合國際電工委員會(International ElectrotechnicalCommission)IEC61000-4-12標準。絕緣柵雙極電晶體IGBT的電子無觸電開關的特性，能保證輸出阻尼振蕩波形的穩定；其高耐壓特性，實現輸出的阻尼振蕩波電壓幅度滿足國際電工委員會IEC61000-4-12標準。本發明通過藉助極性切換繼電器來實現輸出脈衝第一峰的正負極性可調。
圖1是現有技術產生模擬阻尼振蕩波的電路示意圖；圖2是本實用新型的產生模擬阻尼振蕩波的電路原理圖。
具體實施方式
為了便於理解本實用新型實施例，下面首先簡單介紹一下絕緣柵雙極電晶體IGBT的有關背景知識IGBT稱為絕緣柵雙極電晶體，目前現有的功率MOSFET(Metal-Oxide SemiconductorField Effect Transistor金屬氧化半導體場效應管)管具有開關速度快、可適用於電壓控制的優點，缺點是導通電壓降壓稍大，電流、電壓容量不大；而雙極性電晶體，其優缺點與前述功率MOSFET管的優點、缺點互異。但是絕緣柵雙極電晶體IGBT既有MOSFET管的優點，導通時又具有雙極型電晶體的優點。
本實用新型實施例所述的一種產生模擬阻尼振蕩波的電路提出用IGBT作為高壓開關，如圖2所示，其分為主迴路部分和控制迴路部分主迴路部分包含有高壓波產生電路11、高壓開關S1和振蕩波形產生電路13；
該高壓波產生電路11由互感線圈T、整流迴路Z、充電電阻R1、充電電容C1組成，此為公知技術，這樣可調交流電源信號在互感線圈T的一次側處輸入後，通過二次側線圈互感完成升壓，升壓後的電壓波經過整流、濾波後在C0兩端形成比較穩定的高壓波信號，該高壓波信號通過充電電阻R1實現對充電電容C1的充電，而為每一次振蕩波的產生做好準備。
該高壓開關S1採用絕緣柵雙極電晶體IGBT，IGBT是利用電場效應來控制電流的一種半導體器件，其分為柵極G、源極S、漏極D。本發明的最大閃光點就是採用該絕緣柵雙極電晶體IGBT，其作為可控開關出現，該IGBT的柵極G由一控制迴路(圖中未示)和驅動模塊Q1驅動，這些將在後面進行描述。
該振蕩波形產生電路13是由振蕩線圈L1、濾波電感L2、濾波電阻R2、濾波電容C2、源電阻R3所組成。
為了使本實施例能夠實現輸出模擬阻尼振蕩波第一峰極性的可選擇性，在所述的高壓開關和振蕩波形產生電路之間還串聯有極性切換繼電器K1、K2，其受下述的脈衝產生控制電路的控制來實現輸出模擬阻尼振蕩波第一峰正負極性的切換。
控制迴路採用普通的單片機就可以實現，一般僅僅需要輸出TTL電平即可。該控制電路一方面會產生需要的脈衝數量來驅動IGBT的驅動模塊Q1，使其來驅動IGBT；另一方面其輸出還能控制極性切換繼電器K1、K2來實現正負極性的切換。該驅動模塊Q1可以使用智能門極驅動模塊IGD系列IGBT驅動器，其是特別為準確、可靠的功率管的驅動而設計的，適用於串並聯電路中大功率、高耐壓模塊的驅動和保護。其驅動及狀態識別信號通過外接光纖傳輸(可實現遠距離驅動)。該驅動器內部包括一個集成化的、高電壓隔離的DC/DC變換器，其特殊的邏輯功能極大的提高了IGBT電路工作的可靠性，極大地縮短了用戶的開發時間。
本實施例中，當IGBT的驅動模塊Q1接收到一個來自前述控制迴路輸出的脈衝信號時，其就發一驅動信號給IGBT使高壓開關S1導通，充電電容C1向後續電路放電，放電過程中在埠out處形成阻尼振蕩波；而極性切換繼電器K1、K2在放電前就完成選擇，即確定目前輸出的阻尼振蕩波的第一峰的極性，如圖2所示產生的阻尼振蕩波中，其第一峰是正極性；在充電電容C1一次放電完成後，高壓開關S1又重新斷開，充電電容C1又充電為下一次放電做準備。這樣，通過充電電容C1周期性的充電、放電和高壓開關S1周期性的連接、斷開，就可以實現周期性的阻尼振蕩波了。
根據上述電路所獲得的模擬阻尼衰減振蕩波具有以下特點1、輸出脈衝幅度連續可調(最高可達2.5KV)；2、正負極性可任選；3、脈衝重複率為1～500次/S，可任意設定；4、輸出波形中的震蕩次數與電壓無關，且穩定、光滑；5、此外，脈衝串的長度和每串脈衝之間的時間間隔也可任意設定，所以，使用更隨人意，亦更方便。
權利要求1.一種產生模擬阻尼振蕩波的電路，由高壓波產生電路、高壓開關和振蕩波形產生電路組成，其特徵在於該產生模擬阻尼振蕩波的電路還包含有脈衝產生控制電路和驅動模塊，該脈衝產生控制電路產生的脈衝信號輸入到該驅動模塊，而由該驅動模塊發出驅動信號給該絕緣柵雙極電晶體使其通斷。
2.如權利要求1所述的一種產生模擬阻尼振蕩波的電路，其特徵在於所述的高壓開關為絕緣柵極電晶體。
3.如權利要求1所述的一種產生模擬阻尼振蕩波的電路，其特徵在於所述的高壓開關和振蕩波形產生電路之間還串聯有極性切換繼電器，所述的脈衝產生控制電路輸出的控制信號輸入到該極性切換繼電器，來實現正負極性的切換。
4.如權利要求1所述的一種產生模擬阻尼振蕩波的電路，其特徵在於所述的驅動模塊中還包括有高電壓隔離的DC/DC變換器。
專利摘要本實用新型提出了一種產生模擬阻尼振蕩波的電路，以解決現有技術中存在的輸出脈衝電壓檔數固定、波形中振蕩次數不穩定的問題。為了解決上述問題，本實用新型的解決方案是一種產生模擬阻尼振蕩波的電路，由高壓波產生電路、高壓開關和振蕩波形產生電路組成，其還包括該產生模擬阻尼振蕩波的電路還包含有脈衝產生控制電路和驅動模塊，該脈衝產生控制電路產生的脈衝信號輸入到該驅動模塊，而由該驅動模塊發出驅動信號給該絕緣柵雙極電晶體使其通斷。
文檔編號G01R1/28GK2672660SQ200320127260
公開日2005年1月19日 申請日期2003年12月5日 優先權日2003年12月5日
發明者鄭軍奇 申請人:華為技術有限公司