CN203164242U - 电流波形发生装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电流波形发生装置，包括高压电源、桥堆模块、波形模块、放电开关和测试模块，波形模块设有充电端和放电端，其中：桥堆模块，一端与高压电源连接，另一端与波形模块的充电端连接，高压电源输出电流对波形模块进行充电；波形模块的放电端与放电开关的一端连接，放电开关的另一端与测试模块连接，波形模块在放电开关闭合时，进行放电为测试模块提供测试电流波形。本实用新型的电流波形发生装置，只采用一个放电开关，不存在放电开关与主回路的触发配合问题，控制非常简便，提高了触发的精确性和可靠性。

Description

电流波形发生装置
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种电流波形发生装置。
背景技术
电涌保护器（SPD，Surge Protective Devices）测试需要8/20uS、10/350uS和组合波等不同雷电冲击波形。IEC61643-1:2005-03《低压电涌保护器-第1部分：低压配电系统的电涌保护器》和GB18802.1-2002《低压配电系统的电涌保护器-第1部分：性能要求和试验方法》等都采用10/350uS冲击电流波作为SPD的 I类分类测试波形。雷电冲击长电流波发生器的输出电流的幅值和波形取决于其电容充电电压、回路电感和电阻，但是在实际试验中，电容的充电电压不能超过电容额定电压，而且回路各部件耐受高电压、大电流的能力都是有限的。10/350μs(长波形)的电流由于波尾时间较长，若其幅值与8/20μs(短波形) 相同，能量要比8/20μs波大很多。产生这种冲击电流波电路，国内外采用最多是“Crowbar电路”和电感放电电路。
Crowbar电路中的电感量是由被测物体的等效电阻决定，而电容受电流峰值时间的限制，不能选用较大的数值，由于L-C回路的阻抗数值很高，就必须选用非常高的充电电压，在进行高等效电阻元件测试时，充电电压太高，导致设备费用高，电路控制非常复杂，经济上考虑也是不合理的。
电感放电电路是利用能量转换原理来产生冲击电流的，即储能电容器向波形电感放电，电容器的电场能量转变成电感的磁场能量，再由波形电感进行放电，这样有利于降低对储能装置和放电球隙的设计要求，有利于产生高能量的10/350μs冲击电流。但是快速放电回路需要解决两个关键性技术，一是快速放电球隙的耐高压性能，二是放电开关为多个，放电开关与主回路的触发配合一致的问题，如果不能正确配合，就不能输出所需要的波形，而且电路控制非常复杂。
实用新型内容
本实用新型的主要目的为提供一种触发的精确性和可靠性高，控制简便的波形发生装置。
本实用新型提出一种电流波形发生装置，包括高压电源、桥堆模块、波形模块、放电开关和测试模块，所述波形模块设有充电端和放电端，其中：
所述桥堆模块，一端与所述高压电源连接，另一端与所述波形模块的充电端连接，所述高压电源输出电流对所述波形模块进行充电；
所述波形模块的放电端与所述放电开关的一端连接，所述放电开关的另一端与所述测试模块连接，所述波形模块在所述放电开关闭合时，进行放电为所述测试模块提供测试电流波形。
优选地，所述波形模块包括波头子模块、中段子模块和波尾子模块，其中：
所述波头子模块用于形成所述测试电流波形的波头；
所述中段子模块用于形成所述测试电流波形的中段过渡；
所述波尾子模块用于形成所述测试电流波形的波尾。
优选地，所述桥堆模块包括第一桥堆、第二桥堆和第三桥堆，所述第一桥堆连接于所述波头子模块与高压电源之间；所述第二桥堆连接于所述中段子模块与高压电源之间；所述第三桥堆连接于所述波尾子模块与高压电源之间。
优选地，所述波头子模块包括第一电容、第一电阻和第一电感，所述第一电容的一端接地，另一端分别连接所述第一电阻的一端和第一桥堆；所述第一电阻的另一端连接所述第一电感的一端，所述第一电感的另一端连接所述放电开关。
优选地，所述中段子模块包括第二电容、第二电阻和第二电感，所述第二电容的一端接地，另一端分别连接所述第二电阻的一端和第二桥堆；所述第二电阻的另一端连接所述第二电感的一端，所述第二电感的另一端连接所述放电开关。
优选地，所述中段子模块为一个或多个。
优选地，所述波尾子模块包括第三电容、第三电阻和第三电感，所述第三电容的一端接地，另一端分别连接所述第三电阻的一端和第三桥堆；所述第三电阻的另一端连接所述第三电感的一端，所述第三电感的另一端连接所述放电开关。
优选地，所述第一桥堆、第二桥堆和第三桥堆为整流二极管。
优选地，所述测试模块包括测试样品及与所述测试样品串联的阻抗匹配电阻，所述放电开关经所述测试样品与所述阻抗匹配电阻的一端连接，所述阻抗匹配电阻的另一端接地。
优选地，所述测试样品为电涌保护器。
本实用新型的电流波形发生装置，只采用一个放电开关，不存在放电开关与主回路的触发配合问题，控制非常简便，提高了触发的精确性和可靠性；测试电流波形的波头和波尾可以分开调整，波形调整空间非常大，降低了波形调试的难度。
附图说明
图1是本实用新型电流波形发生装置一实施例的结构示意图；
图2是本实用新型电流波形发生装置另一实施例的结构示意图；
图3是本实用新型电流波形发生装置又一实施例的电路图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，图1为本实用新型电流波形发生装置一实施例的结构示意图，该实施例提出的电流波形发生装置，包括高压电源10、桥堆模块20、波形模块30、放电开关40和测试模块50，波形模块30设有充电端和放电端，其中：桥堆模块20，一端与高压电源10连接，另一端与波形模块30的充电端连接，高压电源10输出电流对波形模块30进行充电；波形模块30的放电端与放电开关40的一端连接，放电开关40的另一端与测试模块50连接，波形模块30在放电开关40闭合时，进行放电为测试模块50提供测试电流波形。波形模块30在放电开关40闭合时，进行放电为测试模块50提供测试电流波形。本实用新型电流波形发生装置具体的工作方式为：通过高压电源10输出电流经桥堆模块20进行整流后输送到波形模块30，对波形模块30进行充电；当充电到设定的电压后，断开高压电源10；闭合放电开关40，波形模块30放电，输出电流波形到测试模块50。本实用新型电流波形发生装置，只采用一个放电开关40，不存在放电开关40与主回路的触发配合问题，控制非常简便，提高了触发的精确性和可靠性。
进一步地，再参照图2，图2是本实用新型电流波形发生装置另一实施例的结构示意图。本实施例可包括前述实施例中的所有技术方案，波形模块30包括波头子模块31、中段子模块32和波尾子模块33，波头子模块31用于形成测试电流波形的波头，中段子模块32用于形成测试电流波形的中段过渡，波尾子模块33用于形成测试电流波形的波尾。桥堆模块20包括第一桥堆21、第二桥堆22和第三桥堆23，第一桥堆21连接于波头子模块31与高压电源10之间；第二桥堆22连接于中段子模块32与高压电源10之间；第三桥堆23连接于波尾子模块33与高压电源10之间。具体的波头子模块31形成的波形做波头，中段子模块32形成的波形做中段过渡波形，波尾子模块33形成的波形做波尾，波头、中段过渡和波尾叠加形成测试电流波形，中段子模块32可以是一个或者多个。第二桥堆22的数量可对应中段子模块32的数量，并一一对应连接。本实施例是以第二桥堆22和中段子模块32都为一个为例，进行说明。本实施例电流波形发生装置的波形模块30分为三部分：波头子模块31、中段子模块32及波尾子模块33，调整波头子模块31可调整测试电流波形的波头，调整波尾子模块33可调整测试电流波形的波尾，调整中段子模块32可调整测试电流波形的中段过渡波形，波头和波尾可以分开调整，波形调整空间非常大，降低了波形调试的难度。
具体的，再参照图3，图3是本实用新型电流波形发生装置又一实施例的电路图。本实施例可包括前述实施例中的所有技术方案，波头子模块31包括第一电容C1、第一电阻R1和第一电感L1，第一电容C1的一端接地，另一端分别连接第一电阻R1的一端和第一桥堆21；第一电阻R1的另一端连接第一电感L1的一端，第一电感L1的另一端连接放电开关G。中段子模块32包括第二电容C2、第二电阻R2和第二电感L2，第二电容C2的一端接地，另一端分别连接第二电阻R2的一端和第二桥堆22；第二电阻R2的另一端连接第二电感L2的一端，第二电感L2的另一端连接放电开关G。波尾子模块33包括第三电容C3、第三电阻R3和第三电感L3，第三电容C3的一端接地，另一端分别连接第三电阻R3的一端和第三桥堆23；第三电阻R3的另一端连接第三电感L3的一端，第三电感L3的另一端连接放电开关G。第一桥堆21、第二桥堆22和第三桥堆23为整流二极管，本实施例中，第一桥堆21为第一二极管D1，第二桥堆22为第二二极管D2，第三桥堆23为第三二极管D3。当然，第一桥堆21、第二桥堆22和第三桥堆23还可以为其它整流器件，本实施例中以都为整流二极管为例，进行细述。本实施例电流波形发生装置具体的工作原理，如下：
首先是充电阶段（高压电源10是处于工作状态，放电开关G是断开的），高压电源10输出电流分别经第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3整流后分别对应为第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3充电，直至充到设定的电压后，断开高压电源10；然后是放电阶段（断开高压电源10后），闭合放电开关G，第一电容C1经第一电阻R1、第一电感L1、放电开关G和测试模块50进行放电，为测试模块50提供测试电流波形的波头电流；第二电容C2经第二电阻R2、第二电感L2、放电开关G和测试模块50进行放电，为测试模块50提供测试电流波形的中段过渡电流，第三电容C3经第三电阻R3、第三电感L3、放电开关G和测试模块50进行放电，为测试模块50提供测试电流波形的波尾电流。本实施例中，第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3分别为波头储能电容、中段储能电容和波尾储能电容；第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3为调波电阻，调节它们的参数可以改变波形；第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3为调波电感，调节它们的参数也可以改变波形。本实施例中，是以中段子模块32为一个为例，进行的说明，中段子模块32还可以为多个。
具体的，本实施例中，测试模块50包括测试样品Rf及与测试样品Rf串联的阻抗匹配电阻Rs，放电开关G经测试样品Rf与阻抗匹配电阻Rs的一端连接，阻抗匹配电阻Rs的另一端接地。测试样品Rf为电涌保护器。本实施例电流波形发生装置可具体应用于电涌保护器的测试，相比与现有的测试装置，本实施例中的电流波形发生装置用于测试电泳保护器时，只采用一个放电开关G控制，操作简便，且采用多路波形子模块叠加形成测试电流波形，不需要过高的电压，器件的耐高压性能可以更低，降低了元器件的成本。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电流波形发生装置，其特征在于，包括高压电源、桥堆模块、波形模块、放电开关和测试模块，所述波形模块设有充电端和放电端，其中：
所述桥堆模块，一端与所述高压电源连接，另一端与所述波形模块的充电端连接，所述高压电源输出电流对所述波形模块进行充电；
所述波形模块的放电端与所述放电开关的一端连接，所述放电开关的另一端与所述测试模块连接，所述波形模块在所述放电开关闭合时，进行放电为所述测试模块提供测试电流波形。
2.根据权利要求1所述的电流波形发生装置，其特征在于，所述波形模块包括波头子模块、中段子模块和波尾子模块，其中：
所述波头子模块用于形成所述测试电流波形的波头；
所述中段子模块用于形成所述测试电流波形的中段过渡；
所述波尾子模块用于形成所述测试电流波形的波尾。
3.根据权利要求2所述的电流波形发生装置，其特征在于，所述桥堆模块包括第一桥堆、第二桥堆和第三桥堆，所述第一桥堆连接于所述波头子模块与高压电源之间；所述第二桥堆连接于所述中段子模块与高压电源之间；所述第三桥堆连接于所述波尾子模块与高压电源之间。
4.根据权利要求3所述的电流波形发生装置，其特征在于，所述波头子模块包括第一电容、第一电阻和第一电感，所述第一电容的一端接地，另一端分别连接所述第一电阻的一端和第一桥堆；所述第一电阻的另一端连接所述第一电感的一端，所述第一电感的另一端连接所述放电开关。
5.根据权利要求3所述的电流波形发生装置，其特征在于，所述中段子模块包括第二电容、第二电阻和第二电感，所述第二电容的一端接地，另一端分别连接所述第二电阻的一端和第二桥堆；所述第二电阻的另一端连接所述第二电感的一端，所述第二电感的另一端连接所述放电开关。
6.根据权利要求5所述的电流波形发生装置，其特征在于，所述中段子模块为一个或多个。
7.根据权利要求3所述的电流波形发生装置，其特征在于，所述波尾子模块包括第三电容、第三电阻和第三电感，所述第三电容的一端接地，另一端分别连接所述第三电阻的一端和第三桥堆；所述第三电阻的另一端连接所述第三电感的一端，所述第三电感的另一端连接所述放电开关。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的电流波形发生装置，其特征在于，所述第一桥堆、第二桥堆和第三桥堆为整流二极管。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的电流波形发生装置，其特征在于，所述测试模块包括测试样品及与所述测试样品串联的阻抗匹配电阻，所述放电开关经所述测试样品与所述阻抗匹配电阻的一端连接，所述阻抗匹配电阻的另一端接地。
10.根据权利要求9所述的电流波形发生装置，其特征在于，所述测试样品为电涌保护器。
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