電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器的制造方法
【專利摘要】本發明公開一種電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器，其高壓電源充電端子、電子開關的接點與接地之間設置有一存能模塊，電子開關、諧振電路之間的接點與接地之間設置有一換流回路，所述電子開關進一步包括：方波發生器、推挽電路、微分電路、變壓器、模擬比較單元、RS觸發器和功率單元，所述推挽電路的輸出端連接到微分電路的輸入端，所述變壓器次級側具有次級線圈，所述次級線圈與模擬比較單元、RS觸發器和功率單元依次串聯。本發明克服了現有技術不能在發生器工作時間充電的缺陷，重復利用了放電時間間隔進行充電，實現了放電與充電交替進行，可以滿足任意重復頻率，允許的最大放電重復頻率可達5MHz以上且間隔小于200ns。
【專利說明】
電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器
技術領域
[0001]本發明屬于高電壓功放技術領域，尤其涉及一種電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器。
【背景技術】
[0002]現有電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器包括信號源和高壓放大器兩部分。其現有信號發生器多采用C-RL并聯諧振電路。這種電路要求高壓電源的充電時間遠小于放電時間間隔。對于高頻次放電場合而言，這種電路工作原理不可行。原因是高壓電源的充電速率與控制電壓精度是一對矛盾，而且充電功率也太大。其次，現有電壓發生器中高壓放大器，DAC輸出電壓較低(如5V)。然而，在電磁兼容領域用戶對衰減振蕩波發生器不僅有諧振頻率要求，而且還有輸出電壓和電流水平要求。考慮到用戶負載阻抗是確定的，因此，就需要放大DAC輸出的小信號。
【發明內容】
[0003]本發明目的是提供一種電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器，該衰減振蕩波電壓發生器克服了現有技術不能在發生器工作時間充電的缺陷，重復利用了放電時間間隔進行充電，實現了放電與充電交替進行，且發生器對高壓電源的充電速率幾乎沒有任何要求，滿足5kV以上高壓衰減振蕩發生器技術要求。
[0004]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:一種電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器，包括:依次串聯連接的高壓電源充電端子、電子開關、諧振電路、運算放大器和電壓放大單元，所述高壓電源充電端子、電子開關的接點與接地之間設置有一存能模塊，所述電子開關、諧振電路之間的接點與接地之間設置有一換流回路，所述諧振電路和運算放大器之間設置有一低通濾波單元，此低通濾波單元的輸出端連接到運算放大器的反相端，所述運算放大器的同相端通過電阻接地，所述電壓放大單元與運算放大器相背的一端連接有一阻抗變換單元；
所述電壓放大單元進一步包括第一三極管、第二三極管和二極管，第一三極管、第二三極管各自的基極均與運算放大器連接，所述二極管位于第一三極管、第二三極管各自的集電極之間；所述阻抗變換單元進一步包括第三三極管、第四三極管，此第三三極管、第四三極管各自的基極分別與第一三極管、第二三極管各自的發射極連接，第三三極管、第四三極管各自發射極的接點作為所述電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器的輸出端；
所述電子開關進一步包括:方波發生器、推挽電路、微分電路、變壓器、模擬比較單元、RS觸發器和功率單元，所述方波發生器與推挽電路之間設置有一非門，所述推挽電路的輸出端連接到微分電路的輸入端，所述變壓器次級側具有次級線圈，所述次級線圈與模擬比較單元、RS觸發器和功率單元依次串聯；
所述微分電路的輸出端連接到變壓器初級側的初級線圈，所述次級線圈均依次連接有所述模擬比較單元、RS觸發器，此RS觸發器的輸出端連接到所述功率單元； 所述模擬比較單元包括并聯連接的第一模擬比較器、第二模擬比較器，此第一模擬比較器的同相輸入端與次級線圈的高電位輸出端連接，此第一模擬比較器的反相輸入端與次級線圈的低電位輸出端連接，此第二模擬比較器的反相輸入端與次級線圈的高電位輸出端連接，此第二模擬比較器的同相輸入端與次級線圈的低電位輸出端連接；
所述RS觸發器和功率單元之間設置有推挽放大電路，模擬比較單元內第一模擬比較器、第二模擬比較器各自的反相輸入端作為相應的參考地電位端，該參考地電位端作為功率單元、推挽放大電路的接地端;所述功率單元兩端分別連接高壓電源充電端子和諧振電路;一由第2電容和第3電阻并聯組成的反饋網絡模塊連接于運算放大器的同相端和振蕩波高壓發生器的輸出端之間。
[0005]上述技術方案中進一步改進方案如下:
1.上述方案中，所述存能模塊由低速儲能電容、中速儲能電容、高速儲能電容并聯組成。
[0006]2.上述方案中，所述低通濾波單元由第2電阻和第I電容組成。
[0007]3.上述方案中，所述微分電路包括電容和Rl電阻，此電容與變壓器的初級線圈串聯，所述Rl電阻與初級線圈并聯。
[0008]4.上述方案中，所述高速儲能電容、中速儲能電容和低速儲能電容分別采用云母電容、聚丙烯薄膜電容和電解電容。
[0009]由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:
1.本發明電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器，其克服了現有技術不能在發生器工作時間充電的缺陷，重復利用了放電時間間隔進行充電，實現了放電與充電交替進行，且發生器對高壓電源的充電速率幾乎沒有任何要求，幾乎可以滿足任意重復頻率，允許的最大放電重復頻率可達5MHz以上(間隔小于200ns)，滿足5kV以上高壓衰減振蕩發生器技術要求，也完全可以覆蓋包括軍方和民用所有開放試驗要求;其次，基于串聯諧振電路可降低系統對高壓充電電源的設計要求，且采用低通濾波單元將可將高頻噪聲濾除，換流回路保證了放電脈沖的可重復性，即連續多次放電。
[0010]2.本發明電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器，其采用了脈沖邊緣檢測先形成窄脈沖信號，在形成窄脈沖方波信號，再RS觸發器還原形成浮動地電位解調方波信號，該浮動地電位解調方波信號經過推挽放大電路8放大至O?20V用以驅動功率單元7，驅動電路只需傳遞脈沖電壓的上升沿和下降沿信息即可，無需傳遞功率信號，大大降低了耦合變壓器的體積，突破了電子開關的任意脈寬技術，可滿足電力變化和脈沖功率絕大多數應用;其次，其柵極浮動電源設計技術極大地方便了高壓串聯電子開關應用，與自舉式驅動電路相比，這種驅動電路可滿足任意電壓等級(任意串聯數)電子開關應用。
[0011]3.本發明電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器，其電壓放大單元解決了DAC高頻小信號升壓和發生器阻抗變換問題，且一由第2電容和第3電阻并聯組成的反饋網絡模塊連接于運算放大器的同相端和振蕩波高壓發生器的輸出端之間，具有自動糾錯波形功能，保證了衰減振蕩波電壓發生器輸出的波形與諧振電路輸出的波形一致性;其次，其高壓電源充電端子、電子開關的接點與接地之間設置有一存能模塊，且存能模塊由低速儲能電容、中速儲能電容、高速儲能電容并聯組成，很好地解決了快速蓄能與造價之間的矛盾。
【附圖說明】
[0012]附圖1為本發明電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器局部結構示意圖一；
附圖2為本發明電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器局部結構示意圖二；
附圖3為本發明衰減振蕩波電壓發生器中電子開關局部結構示意圖一；
附圖4為附圖3的局部結構示意圖；
附圖5為本發明衰減振蕩波電壓發生器中電子開關局部結構示意圖二。
[0013]以上附圖中:1、高壓電源充電端子；2、電子開關；21、方波發生器；22、推挽電路；23、微分電路;24、變壓器;25、模擬比較單元;251、第一模擬比較器;252、第二模擬比較器；26、RS觸發器;27、功率單元;28、推挽放大電路;281、第一功率MOS管;282、第二功率MOS管；283、第三功率MOS管;3、諧振電路;4、運算放大器;5、電壓放大單元;6、存能模塊;61、低速儲能電容;62、中速儲能電容;63、高速儲能電容;7、換流回路;8、低通濾波單元;9、阻抗變換單元;10、反饋網絡模塊。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述:
實施例1: 一種電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器，如附圖所示，包括:依次串聯連接的高壓電源充電端子1、電子開關2、諧振電路3、運算放大器4和電壓放大單元5，所述高壓電源充電端子1、電子開關2的接點與接地之間設置有一存能模塊6，所述電子開關2、諧振電路3之間的接點與接地之間設置有一換流回路7，所述諧振電路3和運算放大器4之間設置有一低通濾波單元8，此低通濾波單元8的輸出端連接到運算放大器4的反相端，所述運算放大器4的同相端通過電阻接地，所述電壓放大單元5與運算放大器4相背的一端連接有一阻抗變換單元9;
所述電壓放大單元5進一步包括第一三極管Ql、第二三極管Q2和二極管Dl，第一三極管Q1、第二三極管Q2各自的基極均與運算放大器4連接，所述二極管Dl位于第一三極管Q1、第二三極管Q2各自的集電極之間；所述阻抗變換單元9進一步包括第三三極管Q3、第四三極管Q4，此第三三極管Q3、第四三極管Q4各自的基極分別與第一三極管Ql、第二三極管Q2各自的發射極連接，第三三極管Q3、第四三極管Q4各自發射極的接點作為所述電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器的輸出端。
[0015]所述電子開關2進一步包括:方波發生器21、推挽電路22、微分電路23、變壓器24、模擬比較單元25、RS觸發器26和功率單元27，所述方波發生器21與推挽電路22之間設置有一非門，所述推挽電路22的輸出端連接到微分電路23的輸入端，所述變壓器24次級側具有次級線圈，所述次級線圈與模擬比較單元25、RS觸發器26和功率單元27依次串聯；
所述微分電路23的輸出端連接到變壓器初級側的初級線圈，所述次級線圈均依次連接有所述模擬比較單元25、RS觸發器26，此RS觸發器26的輸出端連接到所述功率單元27;
所述模擬比較單元25包括并聯連接的第一模擬比較器251、第二模擬比較器252，此第一模擬比較器251的同相輸入端與次級線圈的高電位輸出端連接，此第一模擬比較器251的反相輸入端與次級線圈的低電位輸出端連接，此第二模擬比較器252的反相輸入端與次級線圈的高電位輸出端連接，此第二模擬比較器252的同相輸入端與次級線圈的低電位輸出端連接；
所述RS觸發器26和功率單元27之間設置有推挽放大電路28，模擬比較單元25內第一模擬比較器251、第二模擬比較器252各自的反相輸入端作為相應的參考地電位端，該參考地電位端作為功率單元27、推挽放大電路28的接地端;所述功率單元27兩端分別連接高壓電源充電端子21和諧振電路23;—由第2電容和第3電阻并聯組成的反饋網絡模塊10連接于運算放大器4的同相端和振蕩波高壓發生器的輸出端之間。
[0016]上述存能模塊6由低速儲能電容61、中速儲能電容62、高速儲能電容63并聯組成。
[0017]實施例2:—種電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器，包括:依次串聯連接的高壓電源充電端子1、電子開關2、諧振電路3、運算放大器4和電壓放大單元5，所述高壓電源充電端子1、電子開關2的接點與接地之間設置有一存能模塊6，所述電子開關2、諧振電路3之間的接點與接地之間設置有一換流回路7，所述諧振電路3和運算放大器4之間設置有一低通濾波單元8，此低通濾波單元8的輸出端連接到運算放大器4的反相端，所述運算放大器4的同相端通過電阻接地，所述電壓放大單元5與運算放大器4相背的一端連接有一阻抗變換單元9;
所述電壓放大單元5進一步包括第一三極管Ql、第二三極管Q2和二極管Dl，第一三極管Q1、第二三極管Q2各自的基極均與運算放大器4連接，所述二極管Dl位于第一三極管Q1、第二三極管Q2各自的集電極之間；所述阻抗變換單元9進一步包括第三三極管Q3、第四三極管Q4，此第三三極管Q3、第四三極管Q4各自的基極分別與第一三極管Ql、第二三極管Q2各自的發射極連接，第三三極管Q3、第四三極管Q4各自發射極的接點作為所述電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器的輸出端。
[0018]所述電子開關2進一步包括:方波發生器21、推挽電路22、微分電路23、變壓器24、模擬比較單元25、RS觸發器26和功率單元27，所述方波發生器21與推挽電路22之間設置有一非門，所述推挽電路22的輸出端連接到微分電路23的輸入端，所述變壓器24次級側具有次級線圈，所述次級線圈與模擬比較單元25、RS觸發器26和功率單元27依次串聯；
所述微分電路23的輸出端連接到變壓器初級側的初級線圈，所述次級線圈均依次連接有所述模擬比較單元25、RS觸發器26，此RS觸發器26的輸出端連接到所述功率單元27;
所述模擬比較單元25包括并聯連接的第一模擬比較器251、第二模擬比較器252，此第一模擬比較器251的同相輸入端與次級線圈的高電位輸出端連接，此第一模擬比較器251的反相輸入端與次級線圈的低電位輸出端連接，此第二模擬比較器252的反相輸入端與次級線圈的高電位輸出端連接，此第二模擬比較器252的同相輸入端與次級線圈的低電位輸出端連接；
所述RS觸發器26和功率單元27之間設置有推挽放大電路28，模擬比較單元25內第一模擬比較器251、第二模擬比較器252各自的反相輸入端作為相應的參考地電位端，該參考地電位端作為功率單元27、推挽放大電路28的接地端;所述功率單元27兩端分別連接高壓電源充電端子21和諧振電路23;—由第2電容和第3電阻并聯組成的反饋網絡模塊10連接于運算放大器4的同相端和振蕩波高壓發生器的輸出端之間。
[0019]上述微分電路23包括電容Cl和Rl電阻，此電容Cl與變壓器24的初級線圈串聯，所述Rl電阻與初級線圈并聯。
[0020]上述低通濾波單元8由第2電阻和第I電容組成。[0021 ]本發明電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器中電子開關工作過程如下:首先，方波發生器21產生TTL方波信號經由微分電路23變換成只攜帶上升前沿和下降后沿的窄脈沖信號；然后，通過變壓器24耦合，在變壓器24次級側的次級線圈形成處理后窄脈沖信號，處理后窄脈沖信號再經過模擬比較單元25形成窄脈沖方波信號，第一模擬比較器251的同相輸入端與次級線圈的高電位輸出端連接，此第一模擬比較器251的反相輸入端與次級線圈的低電位輸出端連接，將處理后窄脈沖信號中正窄脈沖轉為為正窄脈沖方波，此第二模擬比較器252的反相輸入端與次級線圈的高電位輸出端連接，此第二模擬比較器252的同相輸入端與次級線圈的低電位輸出端連接，將處理后窄脈沖信號中負窄脈沖轉為為負窄脈沖方波轉為為正窄脈沖方波；
所述窄脈沖方波信號通過RS觸發器26形成解調后的浮動地電位解調方波信號，該浮動地電位解調方波信號經過推挽放大電路28放大至O?20V用以驅動功率單元27，供電電源的GND電位嵌位在功率MOSFET源極電位上，極大地方便了高壓串聯電子開關應用。
[0022]本發明電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器，如附圖所示，其中，諧振電容采用云母電容，諧振電感采用空心螺線管，電子開關SW采用MOSFET和SBD(肖特基二極管)組合器件，高速儲能、中速儲能和低速儲能電容分別采用云母電容、聚丙烯薄膜電容和電解電容，換流回路采用高壓繞線電阻。該電路可擴展到5kV以上電壓等級。
[0023]在低壓高頻(如100MHz)衰減振蕩工作情況下，信號發生器部分可采用數字編程技術和DAC數模轉換芯片實現。在這種應用中可通過如圖2所示的電壓放大器抬高輸出電壓，從而滿足衰減發生器的輸出電流水平和輸出阻抗要求。
[0024]采用上述電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器時，其克服了現有技術不能在發生器工作時間充電的缺陷，重復利用了放電時間間隔進行充電，實現了放電與充電交替進行，且發生器對高壓電源的充電速率幾乎沒有任何要求，幾乎可以滿足任意重復頻率，允許的最大放電重復頻率可達5MHz以上(間隔小于200ns)，滿足5kV以上高壓衰減振蕩發生器技術要求，也完全可以覆蓋包括軍方和民用所有開放試驗要求;其次，基于串聯諧振電路可降低系統對高壓充電電源的設計要求，且采用低通濾波單元將可將高頻噪聲濾除，換流回路保證了放電脈沖的可重復性，即連續多次放電；再次，其電壓放大單元解決了 DAC高頻小信號升壓和發生器阻抗變換問題;其次，其高壓電源充電端子、電子開關的接點與接地之間設置有一存能模塊，且存能模塊由低速儲能電容、中速儲能電容、高速儲能電容并聯組成，很好地解決了快速蓄能與造價之間的矛盾;也具有自動糾錯波形功能，保證了衰減振蕩波電壓發生器輸出的波形與諧振電路輸出的波形一致性。
[0025]上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器，其特征在于:包括:依次串聯連接的高壓電源充電端子(I)、電子開關(2)、諧振電路(3)、運算放大器(4)和電壓放大單元(5)，所述高壓電源充電端子(I)、電子開關(2)的接點與接地之間設置有一存能模塊(6)，所述電子開關(2)、諧振電路(3)之間的接點與接地之間設置有一換流回路(7)，所述諧振電路(3)和運算放大器(4)之間設置有一低通濾波單元(8)，此低通濾波單元(8)的輸出端連接到運算放大器(4)的反相端，所述運算放大器(4)的同相端通過電阻接地，所述電壓放大單元(5)與運算放大器(4)相背的一端連接有一阻抗變換單元(9); 所述電壓放大單元(5)進一步包括第一三極管(Q1)、第二三極管(Q2)和二極管(D1)，第一三極管(Q1)、第二三極管(Q2)各自的基極均與運算放大器(4)連接，所述二極管(Dl)位于第一三極管(Q1)、第二三極管(Q2)各自的集電極之間；所述阻抗變換單元(9)進一步包括第三三極管(Q3)、第四三極管(Q4)，此第三三極管(Q3)、第四三極管(Q4)各自的基極分別與第一三極管(Ql)、第二三極管(Q2 )各自的發射極連接，第三三極管(Q3 )、第四三極管(Q4 )各自發射極的接點作為所述振蕩波高壓發生器的輸出端； 所述電子開關(2)進一步包括:方波發生器(21)、推挽電路(22)、微分電路(23)、變壓器(24)、模擬比較單元(25)、RS觸發器(26)和功率單元(27)，所述方波發生器(21)與推挽電路(22)之間設置有一非門，所述推挽電路(22)的輸出端連接到微分電路(23)的輸入端，所述變壓器(24)次級側具有次級線圈，所述次級線圈與模擬比較單元(25)、RS觸發器(26)和功率單兀(27)依次串聯； 所述微分電路(23)的輸出端連接到變壓器初級側的初級線圈，所述次級線圈均依次連接有所述模擬比較單元(25)、RS觸發器(26)，此RS觸發器(26)的輸出端連接到所述功率單元(27); 所述模擬比較單元(25)包括并聯連接的第一模擬比較器(251)、第二模擬比較器(252),此第一模擬比較器(251)的同相輸入端與次級線圈的高電位輸出端連接，此第一模擬比較器(251)的反相輸入端與次級線圈的低電位輸出端連接，此第二模擬比較器(252)的反相輸入端與次級線圈的高電位輸出端連接，此第二模擬比較器(252)的同相輸入端與次級線圈的低電位輸出端連接； 所述RS觸發器(26)和功率單元(27)之間設置有推挽放大電路(28)，模擬比較單元(25)內第一模擬比較器(251)、第二模擬比較器(252)各自的反相輸入端作為相應的參考地電位端，該參考地電位端作為功率單元(27 )、推挽放大電路(28 )的接地端;所述功率單元(27 )兩端分別連接高壓電源充電端子(21)和諧振電路(23);—由第2電容和第3電阻并聯組成的反饋網絡模塊(10)連接于運算放大器(4)的同相端和振蕩波高壓發生器的輸出端之間。2.根據權利要求1所述的電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器，其特征在于:所述低通濾波單元(8)由第2電阻和第I電容組成。3.根據權利要求1所述的電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器，其特征在于:所述微分電路(23)包括電容(Cl)和Rl電阻，此電容(Cl)與變壓器(24)的初級線圈串聯，所述Rl電阻與初級線圈并聯。4.根據權利要求5所述的電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器，其特征在于:所述存能模塊(6)由低速儲能電容(61)、中速儲能電容(62)、高速儲能電容(63)并聯組成。5.根據權利要求1所述的電磁兼容試驗用衰減振蕩波電壓發生器，其特征在于:所述高速儲能電容(63)、中速儲能電容(62)和低速儲能電容(61)分別采用云母電容、聚丙烯薄膜電容和電解電容。
【文檔編號】G01R1/28GK106018894SQ201610284037
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月3日
【發明人】陳鵬, 于輝, 黃學軍
【申請人】蘇州泰思特電子科技有限公司