CN202076675U - 一种用于球隙火花开关的高压触发装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于球隙火花开关的高压触发装置，属于雷电科学与技术领域。该高压触发装置包括1:1隔离变压器、低通滤波电路、倍压整流电路、触发电路及高压形成电路，其中1:1隔离变压器、低通滤波电路和倍压整流电路顺序连接，倍压整流电路的输出端与触发电路及高压形成电路分别连接，触发电路的输出端与高压形成电路连接。该高压触发装置性能稳定可靠、工作寿命长、应用广泛。

Description

一种用于球隙火花开关的高压触发装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于球隙火花开关的高压触发装置，属于雷电科学与技术领域。

 背景技术

球隙火花开关是借助电极之间的火花放电来导通的。球隙间的介质一般为空气。球隙火花开关作为一种高压大电流的开关装置，广泛的应用到各种高能量脉冲器件中，这种高能量脉冲器件要求开关必须能工作在高电压、高重复频率、低抖动、低时延的状态。球隙火花开关性能的好坏是直接影响输出脉冲的技术参数，开关中的击穿现象和开关电极上的放电物理过程十分复杂。

球隙火花开关在雷电科学与技术领域中，应用于雷电高压冲击设备的主放电回路中，电路如图1所示。这种雷电高压冲击设备主要应用于电涌保护器的冲击测试。电涌保护器测试时需要不同的冲击电流，在充电电容C上根据电流的不同充有不同的电压，球隙G1的间隙根据充电电压的不同变化，充电电压越高，球隙间隙越大。因为球隙介质为空气，击穿电压有一定的离散型，因此需要保证电容C在一定充电电压范围内球隙能够击穿。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于球隙火花开关的高压触发装置，当电容两端充到某一电压时，即球隙两端的电压为电容C两端的电压，这时高压触发装置在此电压的基础上可施加一个高压，保证球隙击穿，使主放电回路放电形成规定波形的电流。

本实用新型为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种用于球隙火花开关的高压触发装置，包括 1:1隔离变压器、低通滤波电路、倍压整流电路、触发电路及高压形成电路，其中1:1隔离变压器、低通滤波电路和倍压整流电路顺序连接，倍压整流电路的输出端与触发电路及高压形成电路分别连接，触发电路的输出端与高压形成电路连接。

本实用新型的有益效果如下：

1、电路采用倍压整流电路，输出直流电压高，对于高压形成电路的升压变压器要求变比小，便于实现高压脉冲信号。

2、电路采用隔离变压器及退耦电路，减小了对电源系统的干扰。

3、电路设计结构简单，性能稳定可靠。

4、电路的触发元件采用三极气体放电管，工作寿命长，易于实现触发。

5、触发电路采用变压器与高压形成电路隔离，操作安全，无高压危险。

6、电路内部设有极性转换电路，可配各种球隙开关，应用广泛。

 附图说明

图1为雷电冲击设备电路原理图。

图2为用于球隙火花开关的高压触发装置的结构框图。

图3为高压触发装置电路原理图。

图4为1:1隔离变压器的电路原理图。

图5为低通滤波器的电路原理图。

图6为倍压整流电路原理图。

图7为触发电路原理图。

图8为高压形成电路原理图。

 具体实施方式

下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。

一种用于球隙火花开关的高压触发装置的结构如图2所示，主要由1:1隔离变压器、低通滤波电路、倍压整流电路、触发电路及高压形成电路组成。各部分单元电路的基本功能是：1:1隔离变压器主要功能是防止高压脉冲耦合到电源供电电路，对其他供电设备造成干扰。低通滤波电路的主要作用是对整流时产生的谐波成分滤除掉，同时也可以滤除1:1隔离变压器耦合的谐波电源成分。倍压整流电路的主要作用是将市电220V的交流电压变成约1800V的直流电压。高压形成电路的主要作用是将倍压整流电路输出的1800V直流电压转换成约10kV的高压脉冲，叠加在球隙两端，触发电路的主要作用是当球隙两端的电压到达预定的电压值时，该电路工作使高压形成电路工作输出高压脉冲。

电路的工作原理及过程是：由市电220V的交流电压送到1:1隔离变压器，输出的220V的交流电压经低通滤波器电路滤除高频谐波成分后，送到倍压整流电路，将市电220V的交流电压变成约1800V的直流电压，送到高压形成电路及触发电路，高压形成电路输出的约10kV的高压脉冲受触发电路的控制，触发电路控制信号为手动和自动控制。

高压触发装置的电路原理图如图3所示，电路主要由以下器件组成：1:1隔离变压器（T1），由电感L_C、电容C构成的低通滤波器，由电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7和整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6（型号为1N5408）构成的倍压整流电路，由电阻R5、电阻R6、电容C9、整流二极管D7、整流二极管D8、耦合变压器T2、电阻R3、电阻R4构成的触发电路，由电容C8、升压变压器T3构成高压形成电路。R1，R2为限流电阻。电路的工作原理是市电220V交流电压经过1:1隔离变压器输出电压加到由电感L_C、电容C构成的低通滤波器，输出的电压经由电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7和整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6构成的倍压整流电路，输出的直流电压经过限流电阻R1，限流电阻R2加到由电容C8，升压变压器T3构成的高压形成电路。倍压整流电路输出的直流高压另一路经电阻R5，电阻R6分压加到由整流二极管D7，整流二极管D8，耦合变压器T2等构成的触发电路，触发分为手动和自动。自动触发为外加激励电压控制。

  高压触发装置各部分单元电路原理及组成

a.    1:1隔离变压器

1:1隔离变压器如图4所示，采用环形铁氧体浇制，线圈匝数为300匝，线径0.3mm的漆包线。功率为10W左右，F为2A的保险丝，起保护作用。

b.       低通滤波器

低通滤波器主要由L_C，C构成，如图5所示，构成二阶低通滤波器，电感L_C取值为10mH，高压电容C的取值为2.0μF。 

c. 倍压整流电路

倍压整流电路如图6所示

倍压整流电路主要由电容C1、电容 C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7，整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6构成。电容C1、电容 C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6为0.1μF/630V的电容器。电容C7为0.1μF/2kV的电容器。整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6为型号1N5408的整流二极管。电路的工作原理：

当电源电压的第一个正半周通过1、2两端时，假定低通滤波器的输出电压1端为正，2端为负，输出电压经整流二极管D1对电容C1充电，电容C1两端的电压为                                                

V，约为300V。当电源电压的第一个负半周通过1、2两端时，输出电压经整流二极管D2对电容C2充电，电容C2两端的电压为2倍的

V，约为600V。

当电源电压的第二个正半周通过1、2两端时，输出电压经整流二极管D3对电容C3充电，电容C3两端的电压为2倍的

V，约为600V，此时电容C1与电容C3上的总电压为3倍的

V，约为900V。当电源电压的第二个负半周通过1、2两端时，输出电压经整流二极管D4对电容C4充电，电容C4两端的电压为2倍的

V，约为600V，此时电容C2与电容C4上的总电压为4倍的

V，约为1200V。

当电源电压的第三个正半周通过1、2两端时，输出电压经整流二极管D5对电容C5充电，电容C5两端的电压为2倍的

V，约为600V，此时电容C1 、电容C3与电容C5上的总电压为5倍的

V，约为1500V。当电源电压的第三个负半周通过1、2两端时，输出电压经整流二极管D6对电容C6充电，电容C6两端的电压为2倍的V，约为600V，此时电容C2、电容C4与电容C6上的总电压为6倍的

V，约为1800V。电容C2、电容C4与电容C6上的总电压也就是电容C7两端的电压。

这时，该电路完成倍压整流，将市电的220V倍压约为1800V。通过电容C7两端输出到下一级电路。

d、         触发电路如图7所示

触发电路如图7所示，电路主要由电阻R5，电阻R6，电容C9，整流二极管D7，整流二极管D8，耦合变压器T2，电阻R3，电阻R4，三极气体放电管GDT等器件组成。电阻R5，电阻R6分压电路，给手动触发按键提供一个直流电压。整流二极管D7起保护作用，当手动触发按键断开时，耦合变压器T2初级形成的反电势提供能量释放回路。耦合变压器T2为脉冲电压器，初、次级的匝数比为1:290。GDT为三极气体放电管。自动触发为外接电压源。工作过程是，当手动触发按键按下或自动触发端触发电压源时，T2的次级端形成一个高压脉冲，经电阻R3，电阻R4限流电阻加到三极气体放电管GDT的中间电极端，使三极气体放电管GDT主通道导通。

e. 高压形成电路如图8所示

电路主要由电容C8，升压变压器T3等器件组成。升压变压器T3的初、次级匝数比为1:1440。工作过程：电容C7两端的电压通过电阻R1，电阻R2，电容C8，升压变压器T3的初级对电容C8充电，当有触发电压时，三极气体放电管GDT导通，电容C8对GDT、升压变压器T3的初级放电。因此在升压变压器T3的次级产生约10kV的脉冲高压。

Claims (1)

1.一种用于球隙火花开关的高压触发装置，其特征在于包括 1:1隔离变压器、低通滤波电路、倍压整流电路、触发电路及高压形成电路，其中1:1隔离变压器、低通滤波电路和倍压整流电路顺序连接，倍压整流电路的输出端与触发电路及高压形成电路分别连接，触发电路的输出端与高压形成电路连接。

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