本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種頻率和寬度可變的高壓電子開關(guān)，其特征在于，包括電源模塊、輸入控制信號處理電路、開關(guān)開啟驅(qū)動電路、開關(guān)斷開驅(qū)動電路、高壓開關(guān)模塊，由電源模塊為輸入控制信號處理電路、開關(guān)開啟驅(qū)動電路、開關(guān)斷開驅(qū)動電路提供工作電壓，輸入控制信號處理電路的輸入端接收控制器送過來的控制信號Vi，輸入控制信號處理電路的輸出端分別驅(qū)動開關(guān)開啟驅(qū)動電路及開關(guān)斷開驅(qū)動電路。本發(fā)明專利技術(shù)提供電子開關(guān)可以應(yīng)用在需要產(chǎn)生高電壓快速脈沖的電路中，例如：衰減振蕩波發(fā)生器、高壓脈沖波發(fā)生器等。本發(fā)明專利技術(shù)擁有納秒級的上升沿時間，能輸出較大的脈沖電流。與傳統(tǒng)開關(guān)相比，有速率快、輸出阻抗低、壽命長、驅(qū)動簡單、功耗低等優(yōu)點。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種用于EMC脈沖發(fā)生器的開關(guān)模塊，例如用于滿足國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-4-18的阻尼振蕩波發(fā)生器或滿足國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-4-12的振鈴波發(fā)生器。
技術(shù)介紹
EMC檢測與測量技術(shù)中，在設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行阻尼振蕩波的干擾下，對設(shè)備的性能進(jìn)行評估，來衡量設(shè)備和系統(tǒng)對振蕩波的抗干擾性能。脈沖發(fā)生器利用的是電路中開關(guān)的閉合或斷開的瞬間產(chǎn)生干擾脈沖，目前應(yīng)用的開關(guān)多采用的是機(jī)械式的開關(guān)，如接觸器、真空水銀開關(guān)等，在頻率和寬度上都不是很好地調(diào)節(jié)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種高頻率、寬度可調(diào)的高壓電子開關(guān)來替代之前的機(jī)械式的開關(guān)，使得振蕩波發(fā)生器的性能得到很好地提高。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案是提供了一種頻率和寬度可變的高壓電子開關(guān)，其特征在于，包括電源模塊、輸入控制信號處理電路、開關(guān)開啟驅(qū)動電路、開關(guān)斷開驅(qū)動電路、高壓開關(guān)模塊，由電源模塊為輸入控制信號處理電路、開關(guān)開啟驅(qū)動電路、開關(guān)斷開驅(qū)動電路提供工作電壓，輸入控制信號處理電路的輸入端接收控制器送過來的控制信號Vi，輸入控制信號處理電路的輸出端分別驅(qū)動開關(guān)開啟驅(qū)動電路及開關(guān)斷開驅(qū)動電路，由開關(guān)開啟驅(qū)動電路驅(qū)動高壓開關(guān)模塊開啟，開啟時間到后，高壓開關(guān)模塊經(jīng)由開關(guān)斷開驅(qū)動電路釋放能量從而斷開，其中：所述輸入控制信號處理電路包括與非門一，與非門一的一個輸入端經(jīng)由電阻R1連接控制信號Vi，與非門一的另一個輸入端經(jīng)由電阻R2接地，與非門一的輸出端連接與非門二的兩個輸入端，與非門二的輸出端經(jīng)由電容C1及電阻R3接地，與非門三的兩個輸入端接入電容C1與電阻R3之間，與非門三的輸出端連接與非門四的兩個輸入端，與非門四的輸出端形成驅(qū)動信號Vo。優(yōu)選地，所述高壓開關(guān)模塊包括由多個高壓MOSFET管先串聯(lián)再并聯(lián)后形成的組合式結(jié)構(gòu)及設(shè)置于組合式結(jié)構(gòu)柵極的儲能電路；所述開關(guān)開啟驅(qū)動電路通過變壓器耦合的方式將所述輸入控制信號處理電路輸出的驅(qū)動信號耦合到組合式結(jié)構(gòu)的柵極，使組合式結(jié)構(gòu)導(dǎo)通；所述啟動開關(guān)斷開驅(qū)動電路通過變壓器耦合的方式將所述輸入控制信號處理電路輸出的驅(qū)動信號耦合到組合式結(jié)構(gòu)的柵極，使組合式結(jié)構(gòu)截止，組合式結(jié)構(gòu)柵極的能量通過所述啟動開關(guān)斷開驅(qū)動電路迅速釋放掉。本專利技術(shù)提供電子開關(guān)可以應(yīng)用在需要產(chǎn)生高電壓快速脈沖的電路中，例如：衰減振蕩波發(fā)生器、高壓脈沖波發(fā)生器等。本專利技術(shù)擁有納秒級的上升沿時間，能輸出較大的脈沖電流。與傳統(tǒng)開關(guān)相比，有速率快、輸出阻抗低、壽命長、驅(qū)動簡單、功耗低等優(yōu)點，具體為：1、觸發(fā)控制電壓為3～5.5V，能夠很好地與低壓控制電路電平兼容；2、輸出脈沖寬度可變，且范圍寬，從500ns～500us之間任意變化；3、輸出脈沖的上升沿時間短，優(yōu)化后可達(dá)到納秒級；4、輸出端與輸入端的電氣絕緣性能超過10kV，能夠很好地實現(xiàn)高壓側(cè)與輸入控制端的隔離。5、工作電壓能達(dá)到4kV。附圖說明圖1為本專利技術(shù)提供的一種頻率和寬度可變的高壓電子開關(guān)的電路模塊示意圖；圖2為本專利技術(shù)中的輸入控制信號處理電路的電路圖；圖3為本專利技術(shù)提供的電子開關(guān)的應(yīng)用電路圖。具體實施方式為使本專利技術(shù)更明顯易懂，茲以優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。如圖1所示，本專利技術(shù)提供的一種頻率和寬度可變的高壓電子開關(guān)內(nèi)部有以下功能模塊：電源模塊、輸入控制信號處理電路、開啟開關(guān)的驅(qū)動電路，斷開開關(guān)的驅(qū)動電路、高壓開關(guān)模塊。以下對各個模塊分別予以說明。電源模塊，本專利技術(shù)提供的電子開關(guān)的控制電路采用直流5V供電，電子開關(guān)內(nèi)部的驅(qū)動電路則采用30V和350V的直流電壓供電，因此電源模塊需要將直流5V轉(zhuǎn)換成30V和350V，所以電源模塊中包含振蕩電路、功率管、變壓器、PWM調(diào)制電路等。如圖2所示，輸入控制信號處理電路包括與非門一U1，與非門一U1的一個輸入端經(jīng)由電阻R1連接控制信號Vi，與非門一U1的另一個輸入端經(jīng)由電阻R2接地，與非門一U1的輸出端連接與非門二U2的兩個輸入端，與非門二U2的輸出端經(jīng)由電容C1及電阻R3接地，與非門三U3的兩個輸入端接入電容C1與電阻R3之間，與非門三U3的輸出端連接與非門四U4的兩個輸入端，與非門四U4的輸出端形成驅(qū)動信號Vo從單片機(jī)或其他類型的控制器送過來的控制信號Vi首先經(jīng)過施密特輸入型的與非門一U1及與非門二U2進(jìn)行濾波整形，濾除干擾信號。然后對開關(guān)的控制信號進(jìn)行寬度的調(diào)整，通過電阻R3和電容C1的充放電，通過RC電路的時間常數(shù)和與非門三U3、與非門四U4的施密特觸發(fā)器型的輸入門限電壓值，來限制控制脈沖的寬度，以保證控制信號有足夠的脈沖寬度送到驅(qū)動電路，并通過限制控制脈沖的寬度來限制開關(guān)的開啟時間。因為過大的開啟時間會導(dǎo)致高壓MOSFET管功耗的增加，超出管子允許的最大功率而損壞。通過控制信號處理電路和開關(guān)驅(qū)動電路，來實現(xiàn)開關(guān)頻率和開關(guān)寬度的調(diào)節(jié)。高壓開關(guān)模塊，由于單一MOSFET管的漏極和源極的工作電壓很難達(dá)到幾千伏，就是能達(dá)到價格也是非常之貴。本專利技術(shù)的高壓開關(guān)模塊通過高壓MOSFET管的串聯(lián)來實現(xiàn)高工作電壓的要求。然后為了實現(xiàn)通大電流的能力，對MOSFET管再進(jìn)行并聯(lián)組合，最終該高壓開關(guān)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)高耐壓大電流的目的。開關(guān)開啟驅(qū)動電路，通過變壓器耦合的方式將開啟信號耦合到高壓MOSFET管組的柵極，在柵極設(shè)置有儲能電路，用于維持MOSFET的持續(xù)導(dǎo)通。開關(guān)斷開驅(qū)動電路，同樣采用變壓器耦合的方式，當(dāng)開啟時間到了預(yù)期的時間，啟動開關(guān)斷開驅(qū)動電路，將MOSFET管柵極的能量迅速釋放掉，達(dá)到斷開開關(guān)的目的。如圖3所示，為本專利技術(shù)提供的一種高壓電子開關(guān)的應(yīng)用圖，本專利技術(shù)的開關(guān)具有7個控制引腳，其中：1腳為觸發(fā)信號輸入，應(yīng)用時需要接入對地電阻，如100歐姆；2腳為電源地及信號地；3腳為5V直流電源輸入，此引腳需要接退耦電容器，如100uF的電解電容器等；5腳為30V的退耦輸出，推薦接50V/100uF電解電容器；7腳為350V的退耦輸出，推薦接450V/10uF電解電容器。在圖3中，當(dāng)C2＝4nF，L1＝6.3uH時，阻尼振蕩波發(fā)生器的振蕩頻率＝1MHZ，當(dāng)C2＝40nF，L1＝63uH時，阻尼振蕩波發(fā)生器的振蕩頻率＝100MHZ。雖然本專利技術(shù)已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本專利技術(shù)，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本專利技術(shù)的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本專利技術(shù)的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種頻率和寬度可變的高壓電子開關(guān)，其特征在于，包括電源模塊、輸入控制信號處理電路、開關(guān)開啟驅(qū)動電路、開關(guān)斷開驅(qū)動電路、高壓開關(guān)模塊，由電源模塊為輸入控制信號處理電路、開關(guān)開啟驅(qū)動電路、開關(guān)斷開驅(qū)動電路提供工作電壓，輸入控制信號處理電路的輸入端接收控制器送過來的控制信號Vi，輸入控制信號處理電路的輸出端分別驅(qū)動開關(guān)開啟驅(qū)動電路及開關(guān)斷開驅(qū)動電路，由開關(guān)開啟驅(qū)動電路驅(qū)動高壓開關(guān)模塊開啟，開啟時間到后，高壓開關(guān)模塊經(jīng)由開關(guān)斷開驅(qū)動電路釋放能量從而斷開，其中：所述輸入控制信號處理電路包括與非門一(U1)，與非門一(U1)的一個輸入端經(jīng)由電阻R1連接控制信號Vi，與非門一(U1)的另一個輸入端經(jīng)由電阻R2接地，與非門一(U1)的輸出端連接與非門二(U2)的兩個輸入端，與非門二(U2)的輸出端經(jīng)由電容C1及電阻R3接地，與非門三(U3)的兩個輸入端接入電容C1與電阻R3之間，與非門三(U3)的輸出端連接與非門四(U4)的兩個輸入端，與非門四(U4)的輸出端形成驅(qū)動信號Vo。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種頻率和寬度可變的高壓電子開關(guān)，其特征在于，包括電源模塊、輸入控制信號處理電路、開關(guān)開啟驅(qū)動電路、開關(guān)斷開驅(qū)動電路、高壓開關(guān)模塊，由電源模塊為輸入控制信號處理電路、開關(guān)開啟驅(qū)動電路、開關(guān)斷開驅(qū)動電路提供工作電壓，輸入控制信號處理電路的輸入端接收控制器送過來的控制信號Vi，輸入控制信號處理電路的輸出端分別驅(qū)動開關(guān)開啟驅(qū)動電路及開關(guān)斷開驅(qū)動電路，由開關(guān)開啟驅(qū)動電路驅(qū)動高壓開關(guān)模塊開啟，開啟時間到后，高壓開關(guān)模塊經(jīng)由開關(guān)斷開驅(qū)動電路釋放能量從而斷開，其中：所述輸入控制信號處理電路包括與非門一(U1)，與非門一(U1)的一個輸入端經(jīng)由電阻R1連接控制信號Vi，與非門一(U1)的另一個輸入端經(jīng)由電阻R2接地，與非門一(U1)的輸出端連接...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：梁永增，史貝娜，魏波，徐江，史建華，
申請(專利權(quán))人：上海三基電子工業(yè)有限公司，上海電器科學(xué)研究所集團(tuán)有限公司，上海電器科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31
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