CN204576329U - 可控全固态方波纳秒脉冲发生器直流电压控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可控全固态方波纳秒脉冲发生器直流电压控制电路，包括依次连接的电脑PC、单片机、FPGA、调理电路、直流电源，所述直流电源与FPGA连接。本实用新型采用外控方式进行电压调节，即通过外部输入0-5V低压直流信号来线性调节高压直流电源输出信号。通过用户控制界面输入预定的充电电压，单片机程序接收电脑的命令，处理后传送给现场可编程门阵列芯片FPGA，通过所述的FPGA运算并经过比例及隔离电路后产生0-5V的直流电压来调节所述的高压直流电源的高压输出。本实用新型采用现场可编程门阵列芯片FPGA，可控性强。

Description

可控全固态方波纳秒脉冲发生器直流电压控制电路

技术领域

本实用新型属于电力设备检测技术领域，具体涉及一种检测装备-可控全固态方波纳秒脉冲发生器的直流电压控制电路。

背景技术

电力变压器、高压并联电抗器等线圈类设备作为电网系统的关键环节，保障其安全可靠的运行对整个电网系统的稳定性尤为重要。然而，由于这类设备常年持续运行在复杂环境下，易遭受短路等各种外部因素的冲击，其绕组可能发生变形和短路等累积故障，从而加大设备停运和电网停电的风险。近年来，电力设备状态检修技术得到大力发展，如果开展线圈类设备绕组故障带电检测工作，将能在设备不停运的情况下提前发掘潜伏在设备内部的绕组故障，有利于提出最佳检修策略，保障供电可靠性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种可控全固态方波纳秒脉冲发生器直流电压控制电路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的，一种可控全固态方波纳秒脉冲发生器直流电压控制电路，包括依次连接的电脑PC、单片机、FPGA、调理电路、直流电源，所述直流电源与FPGA连接。

优选的，所述调理电路包括依次连接的比例电路和隔离放大电路，所述比例电路的输入端与FPGA连接，所述隔离放大电路的输出端与直流电源连接。

进一步，所述比例电路包括第一运放LM358、电阻R1～R4，所述电阻R2的一端与FPGA的输出端连接，电阻R2的另一端与第一运放LM358的正输入端连接；所述R1的一端与第一运放LM358的正输入端连接，另一端接地；电阻R3的一端接地，另一端与第一运放LM358的负输入端连接，电阻R4并联于第一运放LM358的负输入端与输出端之间，第一运放LM358的输出端与隔离放大电路的输入端连接。

进一步，所述隔离放大电路包括隔离放大器和第二运放LM358；所述隔离运放的第一电源输入端与第一接地端间接并联电容C2，第二电源输入端与第二接地端间并联电容C3；所述隔离放大器的正输入端与第一接地端间并联电容C1，隔离放大器的负输入端接地；隔离放大器的正输出端经电阻R5与第二运放LM385的正输入端连接，隔离放大器的负输出端经电阻R7与第二运放LM385的负输入端连接；第二运放LM385的正输入端经电阻R6接地，第二运放LM385的负输入端与输出端间并联电阻R8；第二运放LM385的电源端接电源，接地端经电容C5接地，电源端经电容C4接地，所述第二运放LM385的输出端与直流电源连接。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：

1、本实用新型采用现场可编程门阵列芯片FPGA，可控性强；

2、本实用新型采取的方法实现较为简单，所用器件可轻易获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为可控全固态方波纳秒脉冲发生器直流电压控制电路原理框图；

图2为可控全固态方波纳秒脉冲发生器直流电压控制电路比例电路；

图3为可控全固态方波纳秒脉冲发生器直流电压控制电路隔离放大电路。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，可控全固态方波纳秒脉冲发生器直流电压控制电路原理框图，包括电脑PC、单片机、FPGA、调理电路和直流电源。

通过电脑PC设置参数命令，通过FPGA运算处理后输出0-2V的电压信号，此部分功能由于选用的单片机C8051F022集成了2个12位的电压型数模转换器DAC模块，因此不需要单独设计D/A转换电路，而只需要通过编程即可实现。因此，对于电压控制的关键即是设计一个隔离放大电路将FPGA输出的处理信号进行隔离放大成0-5V的直流信号即可。

采用隔离电路来实现信号的前向通道与后向通道的电气隔离，消除由于共地和共电源而引起的后向通道对前向通道信号的干扰。选用隔离放大器HCPL7840为核心构成隔离放大电路，该芯片具有以下优点：输入端、输出端的供电典型值为5V，输入阻抗480k，最大输入电压320mV；差分信号输出方式；内部输入电路具有放大作用，且为高阻抗输入，能不失真地传输mV级交、直流信号，输出信号作为后级运算放大器差分输入信号；具有1000倍左右的电压放大倍数。

如图2所示，由于选用的隔离放大器的最大输入电压仅为320mV，故将所述的FPGA输出的处理信号作为隔离电路的输入信号前，需要将其进行比例缩小。输出信号OUT1与输入信号IN的比值为K₁＝R₁/R₂＝0.1，则经过比例电路后的输出信号电压范围为0-200mV。

所述比例电路包括第一运放LM358、电阻R1～R4，所述电阻R2的一端与FPGA的输出端连接，电阻R2的另一端与第一运放LM358的正输入端连接；所述R1的一端与第一运放LM358的正输入端连接，另一端接地；电阻R3的一端接地，另一端与第一运放LM358的负输入端连接，电阻R4并联于第一运放LM358的负输入端与输出端之间，第一运放LM358的输出端与隔离放大电路的输入端连接。

如图3所示，所述隔离放大电路包括隔离放大器和第二运放LM358；所述隔离运放的第一电源输入端与第一接地端间接并联电容C2，第二电源输入端与第二接地端间并联电容C3；所述隔离放大器的正输入端与第一接地端间并联电容C1，隔离放大器的负输入端接地；隔离放大器的正输出端经电阻R5与第二运放LM385的正输入端连接，隔离放大器的负输出端经电阻R7与第二运放LM385的负输入端连接；第二运放LM385的正输入端经电阻R6接地，第二运放LM385的负输入端与输出端间并联电阻R8；第二运放LM385的电源端接电源，接地端经电容C5接地，电源端经电容C4接地，所述第二运放LM385的输出端与直流电源连接。

隔离放大器HCPL7840与后级运算放大器配合，可对微弱直流电压信号进行放大和处理。选用的运算放大器型号为LM358，通过合理设计外围电路，可对隔离放大器HCPL7840输出的电压信号进行差分放大。从图3中可以看出，差分放大倍数为K₂＝(R₆/R₅)·(R₈/R₇)＝25，即通过该电路后，隔离放大电路的总放大倍数为K＝K₁·K₂＝2.5，最终可输出0-5V的直流电压信号。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种可控全固态方波纳秒脉冲发生器直流电压控制电路，其特征在于：包括依次连接的电脑PC、单片机、FPGA、调理电路、直流电源，所述直流电源与FPGA连接。

2.根据权利要求1所述的可控全固态方波纳秒脉冲发生器直流电压控制电路，其特征在于：所述调理电路包括依次连接的比例电路和隔离放大电路，所述比例电路的输入端与FPGA连接，所述隔离放大电路的输出端与直流电源连接。

3.根据权利要求2所述的可控全固态方波纳秒脉冲发生器直流电压控制电路，其特征在于：所述比例电路包括第一运放LM358、电阻R1～R4，所述电阻R2的一端与FPGA的输出端连接，电阻R2的另一端与第一运放LM358的正输入端连接；所述R1的一端与第一运放LM358的正输入端连接，另一端接地；电阻R3的一端接地，另一端与第一运放LM358的负输入端连接，电阻R4并联于第一运放LM358的负输入端与输出端之间，第一运放LM358的输出端与隔离放大电路的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的可控全固态方波纳秒脉冲发生器直流电压控制电路，其特征在于：所述隔离放大电路包括隔离放大器和第二运放LM358；所述隔离运放的第一电源输入端与第一接地端间接并联电容C2，第二电源输入端与第二接地端间并联电容C3；所述隔离放大器的正输入端与第一接地端间并联电容C1，隔离放大器的负输入端接地；隔离放大器的正输出端经电阻R5与第二运放LM385的正输入端连接，隔离放大器的负输出端经电阻R7与第二运放LM385的负输入端连接；第二运放LM385的正输入端经电阻R6接地，第二运放LM385的负输入端与输出端间并联电阻R8；第二运放LM385的电源端接电源，接地端经电容C5接地，电源端经电容C4接地，所述第二运放LM385的输出端与直流电源连接。