CN103281001B - 一种用于ZnO性能测试的可调高压方波脉冲电源 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种用于ZnO性能测试的可调高压方波脉冲电源，采用人工脉冲形成线、脉冲变压器、自击穿气体开关和可调节负载电阻等技术路线，实现了高压方波脉冲的输出；采用高速数据I/O卡产生序列脉冲信号控制两个火花间隙开关的通断，对人工脉冲形成线形成的方波进行截尾，实现了输出方波宽度可调；采用光电隔离、光纤传输和供电隔离等一系列措施，提高触发控制系统的抗干扰能力；本发明的脉冲变压器实现高压脉冲输出和采用计算机编程控制开关通断时序的实现脉冲宽度的调解，可以使脉宽调节智能化，脉宽调节范围宽，并可调节运行时间和重复频率。因此它能广泛地给多种中、高阻抗的仪器和设备提供高压脉冲。

Description

一种用于ZnO性能测试的可调高压方波脉冲电源
技术领域
本发明涉及一种高压脉冲电源，特别是涉及一种用于ZnO性能测试的可调高压方波脉冲电源。
背景技术
ZnO压敏电阻具有优异的非线性伏安特性和优异的耐受浪涌能力，已被广泛应用在电力、电子系统中。为了测试ZnO压敏电阻的性能，常需要不同幅度或宽度的高压脉冲信号，但许多高压脉冲发生器产生的脉冲幅度和宽度不可调，或幅度和宽度不能同时可调。《强激光与粒子束》2004年5月发表了题为《一种可调的高压脉冲发生器》的文章，其脉冲宽度可调主要是通过改变电容器之间不同的连接组合，从而改变电容器组的电容值来实现。采用改变电容值来实现脉宽调节，这种方法虽然可以调节输出的脉冲宽度，但调节方法繁琐，而且只能输出几个固定脉宽的波形，且调节范围较窄，输出脉冲底宽在 1.4 μs～4.3 μs 之间。
发明内容
本发明的目的是克服现有高压脉冲电源产生的脉冲幅度和宽度不可调，或幅度和宽度不能同时可调，调节方法繁琐，调节范围较窄的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于ZnO性能测试的可调高压方波脉冲电源，包括控制系统和高压方波脉冲产生电路，所述控制系统控制高压直流电源输入高压方波脉冲产生电路的输入端，并在高压方波脉冲产生电路的输出端输出可调脉冲幅值的方波；所述高压方波脉冲产生电路包括脉冲形成线、开关管S1和开关管S2、高压脉冲变压器、负载电阻，所述开关管S1设置在脉冲形成线的输入端，所述开关管S2设置在脉冲形成线的输出端与高压脉冲变压器的输入端之间，所述负载电阻连接在高压脉冲变压器的输出负载端。
在上述技术方案中，所述负载电阻串联在高压脉冲变压器的输出负载端，或者并联在高压脉冲变压器的输出负载端。
在上述技术方案中，所述负载电阻为可调节负载电阻。
在上述技术方案中所采用的控制方法中，该方法包括以下步骤：
步骤一：初始化控制系统，开始工作，控制高压直流电源给脉冲形成线进行充电，直到脉冲形成线上的电压到达设定电压；
步骤二：通过控制系统控制开关管S1和开关管S2的导通，给高压脉冲变压器升压；
步骤三：经过高压脉冲变压器升压后在负载电阻上得到输出的高压脉冲。
在上述方法中，通过开关管S1和开关管S2导通的先后顺序来调制输出高压脉冲的宽度，开关管S1和开关管S2导通的顺序为：
开关管S1和开关管S2同时导通；或
开关管S1比开关管S2先导通；或
开关管S1比开关管S2后导通。
在上述方法中，通过调节负载电阻的阻值来调整输出脉冲的幅度值。
在上述方法中，通过调整高压脉冲变压器上的输出电压值来调整输出脉冲幅度值。
本发明的优点在于：
采用计算机编程控制开关通断时序实现脉冲宽度的调解，可以使脉宽调节智能化，脉宽调节范围宽；
通过计算机编程实现运行时间和重复频率的调节；
采用人工脉冲形成线、脉冲变压器实现高压方波脉冲输出的电源造价低廉,使用方便、 安全，可应用于多种场合。
附图说明
本发明将通过实施例并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的系统框图；
图2是本发明中的脉冲方波产生电路图；
图3是开关管S1和开关管S2同时导通的时序图；
图4是开关管S1比开关管S2先导通的时序图；
图5是开关管S1比开关管S2后导通的时序图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种用于ZnO性能测试的可调高压方波脉冲电源，整个系统包括调压器、控制模块、数字I/O卡、光电隔离模块、脉冲形成线、脉冲变压器、可调负载电阻和开关管。
调压器：调节调压器可以改变充电直流高压幅值的大小，进一步调节脉冲变压器输出的高压脉冲幅值。
脉冲形成线：一个电感和一个电容构成一级脉冲形成线，改变电容电感大小和级数都可以改变脉冲宽度的最大值。脉冲宽度的最大值W=2N（LC）1/2，其中，N为脉冲形成线的级数，L和C为单级脉冲形成线的电感和电容值。（在本电源中，N=28级，L=0.05μH，C=5μF。脉冲宽度的最大值W=2*28*（0.05*10-6*5*10-6）1/2=28μs。）
脉冲变压器：用来对脉冲形成线产生的电压进行升压。
可调负载电阻：测试的样品负载与可调负载电组的中间抽头连接，中间抽头的位置不同，接在负载上的电压就会不同。通过改变中间抽头的位置，就可以调节加载在样品的电压。
控制模块：控制模块由计算机或者单片机及其输入输出模块构成，可以编程控制开关的导通时序。
数字I/O卡：输出触发脉冲的硬件，接收计算机编程指令，输出TTL电平。
光电隔离模块：主要作用是抵抗电磁干扰，确保触发系统可靠工作。
触发板：对数字I/O卡输出TTL电平进行升压，生成一个较高电压的脉冲，触发开管工作。
如图2所示，为脉冲方波产生电路图，当高压直流电源输入到脉冲形成线中，最后通过脉冲变压器输出方波。
整个系统的工作过程为，首先高压直流电源给脉冲形成线充电到设定电压，然后控制两个开关S1和S2的闭合，通过高压变压器升压，最后在负载电阻上得到所需高压脉冲。通过控制开关S1和S2的闭合时序来改变输出脉冲宽度，负载为一个变阻抗匹配器，样品与负载电阻并联或串联，通过改变串并联阻值来改变输出脉冲幅值，也可以通过改变调压器值对负载上的输出电压幅值进行调解。从而达到输出脉冲宽度和幅值的双重调节。
通过控制开关S1和S2的先后闭合顺序，改变输出脉冲宽度，如本例中，脉冲形成线共28级，高压方波脉冲电源的最大脉宽为28 μs。
如图3所示，当开关管S1和开关管S2同时导通，负载上将得到一个脉冲宽度为14 μs的高压脉冲；
如图4所示，当开关管S1比开关管S2先导通t μs， 负载上将得到一个脉冲宽度为（14+t）μs的高压脉冲；
如图5所示，当开关管S1比S2后导通t μs，负载上将得到一个脉冲宽度为（14-t）μs的高压脉冲。用户只需设定需要的脉冲宽度，程序就会自动调节开关导通时间，在负载样品上得到所需宽度的高压方波脉冲。
在实际操作中，只需设定需要的脉冲宽度，系统就会自动调节开关导通时间，在负载样品上得到所需宽度的高压方波脉冲。
本发明所示的电源可以通过上述设施过程得到的电压在2 kV～80 kV，电流在0 A～40 A，脉冲宽度2 μs～28 μs连续可调的高压方波脉冲
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。
以上所述仅为本发明的一个实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于ZnO性能测试的可调高压方波脉冲电源，包括控制系统和高压方波脉冲产生电路，所述控制系统控制高压直流电源输入高压方波脉冲产生电路的输入端，并在高压方波脉冲产生电路的输出端输出可调脉冲幅值的方波；其特征为所述高压方波脉冲产生电路包括脉冲形成线、开关管S1和开关管S2、高压脉冲变压器、负载电阻，所述开关管S1设置在脉冲形成线的输入端，所述开关管S2设置在脉冲形成线的输出端与高压脉冲变压器的输入端之间，所述负载电阻连接在高压脉冲变压器的输出负载端；
所述方波脉冲电源通过以下方法进行控制：
步骤一：初始化控制系统，开始工作，控制高压直流电源给脉冲形成线进行充电，直到脉冲形成线上的电压到达设定电压；
步骤二：通过控制系统控制开关管S1和开关管S2的导通，给高压脉冲变压器升压；
步骤三：经过高压脉冲变压器升压后在负载电阻上得到输出的高压脉冲；
其中通过开关管S1和开关管S2导通的先后顺序来调制输出高压脉冲的宽度，开关管S1和开关管S2导通的顺序为：
开关管S1和开关管S2同时导通；或
开关管S1比开关管S2先导通；或
开关管S1比开关管S2后导通。
2.根据权利要求1所述的一种用于ZnO性能测试的可调高压方波脉冲电源，其特征为所述负载电阻串联在高压脉冲变压器的输出负载端，或者并联在高压脉冲变压器的输出负载端。
3.根据权利要求2所述的一种用于ZnO性能测试的可调高压方波脉冲电源，其特征为所述负载电阻为可调节负载电阻。
4.根据权利要求1所述的一种用于ZnO性能测试的可调高压方波脉冲电源，其特征为通过调节负载电阻的阻值来调整输出脉冲的幅度值。
5.根据权利要求1所述的一种用于ZnO性能测试的可调高压方波脉冲电源，其特征为通过调整高压脉冲变压器上的输出电压值来调整输出脉冲幅度值。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104410319B (zh) * 2014-10-22 2017-04-05 中国工程物理研究院流体物理研究所 准方波高压脉冲产生模块及marx发生器
CN105226990A (zh) * 2015-10-29 2016-01-06 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种高效泵浦脉冲整形电源系统及方法
CN110045199A (zh) * 2019-03-20 2019-07-23 杭州通鉴科技有限公司 一种eft/esd/cs电磁干扰分析仪

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101820270A (zh) * 2010-02-05 2010-09-01 重庆大学 一种高压皮秒脉冲发生器
CN102427346A (zh) * 2011-12-02 2012-04-25 中国电力科学研究院 一种纳秒级上升沿高压方波脉冲发生器
CN102480247A (zh) * 2010-11-25 2012-05-30 合肥雷科电子科技有限公司 一种脉冲磁控管发射机的电源装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08308256A (ja) * 1995-04-26 1996-11-22 New Japan Radio Co Ltd パルス高電圧電源
JP3561144B2 (ja) * 1998-04-24 2004-09-02 三菱電機株式会社 送信装置用高電圧パルス発生回路
JP2001136654A (ja) * 1999-11-11 2001-05-18 Nissin High Voltage Co Ltd パルス電源保護回路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101820270A (zh) * 2010-02-05 2010-09-01 重庆大学 一种高压皮秒脉冲发生器
CN102480247A (zh) * 2010-11-25 2012-05-30 合肥雷科电子科技有限公司 一种脉冲磁控管发射机的电源装置
CN102427346A (zh) * 2011-12-02 2012-04-25 中国电力科学研究院 一种纳秒级上升沿高压方波脉冲发生器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种可调的高压脉冲发生器;肖明珠等;《强激光与粒子束》;20040531;第16卷(第5期);第663-666页 *
重复频率脉冲电源测试诊断技术研究;信息科学辑;《信息科学辑》;20100630;第2010年卷(第6期);第I136-32页 *

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