CN204556681U - 一种雷电多脉冲波形发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种雷电多脉冲波形发生装置，该装置包括整流单元、充电单元和触发单元；充电单元和触发单元为多个，且一一对应；整流单元，用于产生单极性电流，并向充电单元充电；触发单元，用于发出触发信号，控制对应的充电单元放电。本实用新型雷电多脉冲波形发生装置能产生多个脉冲波形，可对电涌保护器进行严酷测试。

Description

一种雷电多脉冲波形发生装置

技术领域

    本实用新型具体涉及一种用于检测电涌保护器性能的雷电多脉冲波形发生装置。

背景技术

在自然界中，80%的雷电为多脉冲。根据IEC62305-1，不管是上行雷（或下行雷），还是正极性雷电或负极性雷电都有可能出现多脉冲，尤其负极性下行雷电，更容易出现多脉冲现象。

在实验室中对电涌保护器进行测试主要采用雷电单脉冲进行。由于对电涌保护器危害最大的是冲击能量产生的热效应。由于多脉冲冲击间隔时间较短，电涌保护器呈绝热现象，这要求电涌保护器能够在短时间内承受较大的热量。为了进一步了解自然雷电冲击下电涌保护器的特性就需要采用多脉冲进行冲击。专利[公布号为 CN103018504]公布了一种可以产生8/20μs和10/350μs冲击电流的浪涌发生器，但无法同时产生这两种波形；专利[公布号为 CN101728969A]公布了一种可以发生多种冲击电流的发生器。尽管，单脉冲波形发生器技术已经较为普遍，但是国内对能够产生连续或间歇式多脉冲的脉冲发生器的研制还比较少。因此，结合测试研究的需要和自然闪电存在多脉冲的特性，研制一种多脉冲雷电波形发生装置，对于今后电涌保护器的研发和生产工作具有指导意义。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能有效产生多个雷电脉冲波形的装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种雷电多脉冲波形发生装置，该装置包括整流单元、充电单元和触发单元；所述充电单元和触发单元为多个，且一一对应；所述整流单元与所述充电单元相连；所述触发单元分别与对应的充电单元相连。所述整流单元，用于产生单极性电流，并向所述充电单元充电；所述触发单元，用于发出触发信号，控制对应的充电单元放电。

其中，整流单元包括升压变压器T、高压硅堆D和保护电阻r；所述充电单元包括充电电阻R、充电电容C和可控硅G；所述升压变压器的主边与市电电源相连，副边一端接地，一端通过高压硅堆D和保护电阻r与所述充电单元的充电电阻R一端相连，充电电容C的一端分别与充电电阻R和可控硅G相连，另一端接地；所述充电单元的可控硅G与所述触发单元相连。

触发单元包括D触发器、RC充电回路和功率放大器；所述D触发器通过功率放大器输出触发信号至对应的充电单元的可控硅；所述RC充电回路与所述D触发器相连。

上述RC充电回路包括保护电阻r、充电电容C和可变电阻R；所述D触发器的R端口串接电阻r和充电电容C，在电容C与电阻r之间引出导线并于可变电阻R相连，然后接至D触发器的信号输出端口。

本实用新型雷电多脉冲波形发生装置的触发单元为多个，包括主触发单元和至少一个次级触发单元；所述主触发单元还包括触发开关k；所述主触发单元的D触发器D端口、供电端Vcc与触发开关k相连并接+5V直流电源；所述主触发单元的D触发器的信号输出端口一方面接至对应的功率放大器的输入端口，另一方面与对应的次级触发单元的RC充电回路相连。

其中，次级触发单元可为多级，最后一级次级触发单元的D触发器的信号输出端口接至对应的功率放大器的输入端口，其余每级次级触发单元的D触发器的信号输出端口一方面接至对应的功率放大器的输入端口，另一方面与下一级次级触发单元的RC充电回路相连。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：（1）本实用新型雷电多脉冲波形发生装置可以产生多个脉冲波形，可对电涌保护器进行严酷测试；（2）本实用新型装置电路具有灵活、简单、易控制多脉冲个数以及易于操作的特点；（3）采用D触发器具有控制精度高、抗干扰能力好、效率高的优点；（4）触发单元内的充电回路采用可调电阻，易于控制充电时间，可以灵活控制脉冲放电时间间隔；（5）所用触发电路灵活用于多种波形发生器中；（6） 本实用新型雷电多脉冲波形发生装置应用广泛，不仅适用于限压型电涌保护器，也适用于开关型电涌保护器。

附图说明

图1为本实用新型雷电多脉冲波形发生装置的电路图；

图2为本实用新型雷电多脉冲波形发生装置整流单元的电路图；

图3为本实用新型雷电多脉冲波形发生装置充电单元的电路图；

图4为本实用新型雷电多脉冲波形发生装置触发单元的电路图；

图5为本实用新型雷电多脉冲波形发生装置主触发单元的电路图；

图6为本实用新型雷电多脉冲波形发生装置次级触发单元的电路图。

具体实施方式

    下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1所示是本实用新型雷电多脉冲波形发生装置的电路图。本实用新型雷电多脉冲波形发生装置包含三个部分：一是整流单元，二是充电单元，三是触发单元。结合图2，整流单元由升压变压器T、高压硅堆D和保护电阻r组成。升压变压器T主变与市电电源相连，用于将50Hz市电升压，副边一端接地，一端通过开关K与由高压硅堆D和保护电阻r相连。开关K闭合，电路工作，电流经高压硅堆D整流后经保护电阻r由端口1输出。端口1与充电单元的输入口2相连。电流通过整流单元可以获得单极性电流。

结合图3，充电单元由充电电阻R和充电电容C组成，充电电容一端与充电电阻R相连，另一端接地。充电单元受触发单元控制，实现放电可控。触发单元由D触发器、RC充电回路和功率放大器构成。根据实际需要，可以采取多组上述器件构成的触发电路，实现多脉冲波形的输出。

为了实现多脉冲放电，采用n组相同的充电单元，同时触发单元采用由相应个数D触发器构成的触发电路。为了更灵活地实现脉冲放电次数的控制，在充电电阻R前端接有开关K1~Kn，当开关闭合时，可实现该充电回路工作。输入端口2与前述整流单元的输出端口1相连。当2端口有电流输入时，将通过闭合的开关K1~Kn经过充电电阻R1~Rn向电容器C1~Cn充电。充电电阻R1~Rn起到缓冲、限流的作用，用于保护充电电容C1~Cn。该充电电路同时具有放电的作用，当触发单元DFF（D触发器）向可控硅G1~Gn发出触发信号时，可控硅G1~Gn导通，充电电容C1~Cn将经可控硅G1~Gn向外放电。其中端口4和端口5为本实用新型的输出端口，可接待测试品。由于D触发器发出的触发信号具有延时性，因此，上述放电过程相互独立，具有非同时性，可以实现脉冲在不同时刻放电的要求。

如图4所示，触发单元由n个D触发器、RC充电回路和功率放大器组成。端口1~n与前述充电电路中的可控硅G1~Gn相连，用于传送触发信号。本单元电路中RC充电回路中的电阻R1~Rn采用可调电阻。且触发单元包括主触发单元和多个次级触发单元。

结合图5，作为主触发单元，它是实现触发多脉冲的基础。主触发单元由触发开关k、D触发器、RC充电回路和功率放大器四部分组成。D触发器1D端口、供电端Vcc与触发开关k相连并接+5V直流电源。1S端口与Vss端接地，1R端口串接保护电阻r和充电电容C1，然后接地。在电容C1与电阻r之间引出导线并于可变电阻R1相连，然后接至D触发器的信号输出端口1Q端口。1Q端口，一方面接至功率放大器的输入端口，用于将触发信号放大从放大器的发射集输出，另一方面用于将信号通过1端口向次级触发器的RC充电回路充电。电路的工作原理为：当开关K合并后，1CP具有上升沿信号，1D和Vcc相连为高电平，1S和Vss相连为低电平，此时1R为低电平，根据D触发器的输出特性，1Q输出为高电平。从1Q中输出的高电平经过放大电路放大后作为第一个脉冲的触发信号从2端口发出，同时1Q输出的高电平信号经过可变电阻R1对电容C1充电，当C1两端的电压达到复位电压时，即1R为高电平，电路复位，1Q端变为低电平，暂态结束，电路回复到稳态，此时第一个脉冲结束。在1Q输出高电平时，不仅通过可变电阻R1对电容C1进行充电，同样将通过2端口向下一级触发单元中的RC充电回路进行充电。

根据实际需要，可设置多个次级触发单元。如需要10个脉冲，则除需要设置1个主触发单元外，还应设置9个次级触发单元。次级触发单元的组成以及连线方式完全相同。如图6所示，以第一个次级触发单元为例，D触发器的2S端口和Vcc端与+5V直流电源相连。Vss端接地，2D端与2CP端悬空，D触发器的端除与功率放大器相连，用于触发信号输出外还与下一级次级触发单元的RC充电回路相连。本级触发单元的RC充电回路输入端口3与上一级的1Q端口相连。其工作原理为：当3端口接收到主触发单元的1Q端口的输出信号后，RC充电回路将进行充电，待电容C2一端为高电平后，即达到复位电压时，即2R为高电平时，由于2S为高电平，因此D触发器DFF2输出高电平信号，该信号经功率放大器放大后经输出端口5向外输出，即产生第二个脉冲触发信号。同理，输出高电平时，通过可变电阻R3对电容C3进行充电，当C3两端电压达到复位电压时，输出高电平，产生第三个脉冲信号。以此类推，产生n个脉冲信号分别经端口1~端口n输入至可控硅控制端口G1~Gn，控制可控硅的导通。脉冲间的间隔时间可以根据公式 ，改变R1~Rn的值即可调整C1~Cn的充电时间t，从而实现触发延时，产生多个雷电脉冲波形。

Claims (6)

1.一种雷电多脉冲波形发生装置，其特征在于，所述雷电多脉冲波形发生装置包括整流单元、充电单元和触发单元；所述充电单元和触发单元为多个，且一一对应；所述整流单元与所述充电单元相连；所述触发单元分别与对应的充电单元相连。

2.根据权利要求1所述的雷电多脉冲波形发生装置，其特征在于，所述整流单元包括升压变压器T、高压硅堆D和保护电阻r；所述充电单元包括充电电阻R、充电电容C和可控硅G；所述升压变压器的主边与市电电源相连，副边一端接地，一端通过高压硅堆D和保护电阻r与所述充电单元的充电电阻R一端相连，充电电容C的一端分别与充电电阻R和可控硅G相连，另一端接地；所述充电单元的可控硅G与所述触发单元相连。

3.根据权利要求2所述的雷电多脉冲波形发生装置，其特征在于，所述触发单元包括D触发器、RC充电回路和功率放大器；所述D触发器通过功率放大器输出触发信号至对应的充电单元的可控硅；所述RC充电回路与所述D触发器相连。

4.根据权利要求3所述的雷电多脉冲波形发生装置，其特征在于，所述RC充电回路包括保护电阻r、充电电容C和可变电阻R；所述D触发器的R端口串接电阻r和充电电容C，在电容C与电阻r之间引出导线并于可变电阻R相连，然后接至D触发器的信号输出端口。

5.根据权利要求4所述的雷电多脉冲波形发生装置，其特征在于，所述触发单元为多个，包括主触发单元和至少一个次级触发单元；所述主触发单元还包括触发开关k；所述主触发单元的D触发器D端口、供电端Vcc与触发开关k相连并接+5V直流电源；所述主触发单元的D触发器的信号输出端口一方面接至对应的功率放大器的输入端口，另一方面与对应的次级触发单元的RC充电回路相连。

6.根据权利要求5所述的雷电多脉冲波形发生装置，其特征在于，所述次级触发单元为多级，最后一级次级触发单元的D触发器的信号输出端口接至对应的功率放大器的输入端口，其余每级次级触发单元的D触发器的信号输出端口一方面接至对应的功率放大器的输入端口，另一方面与下一级次级触发单元的RC充电回路相连。