CN210051802U

CN210051802U - 一种特高频电磁波法校准信号发生模块

Info

Publication number: CN210051802U
Application number: CN201822013724.6U
Authority: CN
Inventors: 刘圆圆; 张臻; 郭飞飞; 李朋; 高原; 王彤
Original assignee: Zhuhai Hua Net Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Hua Net Science And Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2020-02-11
Anticipated expiration: 2028-12-03

Abstract

本实用新型公开了一种特高频电磁波法校准信号发生模块，包括高压发生模块、驱动脉冲模块、高频脉冲输出模块和电源模块；所述高压发生模块采用0至±1200 VDC max.1W高精度超小型光电倍增管高压模块电源，通过外接电位器或外控电压，连续对输出高压进行线性调节；所述的驱动脉冲模块主要由FPGA芯片和双通道高速功率MOSFET驱动器组成；所述高频脉冲输出模块采用水银继电器，在驱动脉冲的控制下，将高电平电压输出为高压高频脉冲；在电源模块供电下，高压发生模块产生高压，在驱动脉冲模块的驱动下，经过高频脉冲输出模块输出高压高频脉冲。本实用新型解决了市面上对UHF检测仪器用校准仪器设计复杂、精确度不高、便携性差等问题。

Description

一种特高频电磁波法校准信号发生模块

技术领域

本实用新型属于电测与仪表技术领域，具体涉及了一种特高频电磁波法校准信号发生模块。

背景技术

局部放电主要分为内部局部放电和表面局部放电两类，前者发生在绝缘体内部，多因绝缘材料不均匀或者内部存在空洞和杂质或者绝缘强度的不足导致；后者发生在绝缘体表面的因为导体表面存在凸出部分，由环境因素如潮湿、过热引起。

特高频（UHF）局部放电检测法通过识别高压开关柜、GIS、变压器等电力设备局部放电产生的特高频电磁波，实现局部放电的检测和定位。特高频检测法可实现带宽300~2000MHz的局部放电信号检测，具有抗干扰能力强、衰减快、标定复杂等特点。然而，目前市场面上对UHF检测仪器用校准仪器还是存在设计复杂、精确度不高、便携性差等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种特高频电磁波法校准信号发生模块，用于模拟输出电气设备绝缘故障时的局部放电特征的特高频电磁脉冲信号，以解决市面上对UHF检测仪器用校准仪器设计复杂、精确度不高、便携性差等问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种特高频电磁波法校准信号发生模块，包括高压发生模块、驱动脉冲模块、高频脉冲输出模块和电源模块；所述高压发生模块采用0至±1200 VDC max.1W高精度超小型光电倍增管高压模块电源，通过外接电位器或外控电压，连续对输出高压进行线性调节；所述的驱动脉冲模块主要由FPGA芯片（现场可编程逻辑门阵列）和双通道高速功率MOSFET驱动器组成；所述高频脉冲输出模块采用水银继电器，在驱动脉冲的控制下，将高电平电压输出为高压高频脉冲；在电源模块供电下，高压发生模块产生高压，在驱动脉冲模块的驱动下，经过高频脉冲输出模块输出高压高频脉冲。

本实用新型通过发出标准的特高频脉冲信号与局部放电检测电路进行合成，得到电路所测的特高频电磁波检测值，与标准信号对比，形成稳定的、精度高的测试波形与数据，完成电路校验。

作为本实用新型具体技术方案的进一步说明及优选，所述的电源模块分为两个部分并采用锂电池使用DC/DC与LDO的稳压方式进行供电；其中第一部分采用的电源芯片为电压输入范围为2.7V～12V、输出电压范围为4.5V～12.6V的TPS61088RHLR，为所述高压发生模块、驱动脉冲模块提供12V输入电压；第二部分采用的电源芯片为电压输入范围为1.8V～5.5V、输出电压范围为1.2V～5.5V的TPS63000DRC，为所述高压发生模块提供5V控制电压。

作为本实用新型具体技术方案的进一步说明，所述的0至±1200 VDC max.1W高精度超小型光电倍增管高压模块电源的引脚1为高压输出端，接入驱动脉冲模块，引脚2、4接地，引脚3串联磁珠后接12V输入电压，引脚6接5V控制电压，引脚5、7空置。

作为本实用新型具体技术方案的进一步说明，在驱动脉冲模块中，所述的FPGA芯片的引脚6接12V输入电压，引脚7、5分别接入双通道高速功率MOSFET驱动器，双通道高速功率MOSFET驱动器的输出引脚接高频脉冲输出模块。

驱动脉冲模块主要是将从FPGA输出的高频脉冲信号经过双通道高速功率MOSFET驱动器的驱动放大，增强驱动脉冲输出电流的能力。

与现有技术相比较，本实用新型具备的有益效果：

本实用新型电路设计简单，集成度高且易于实现；采用高精度小型光电倍增管高压模块电源产生高压，在FPGA控制脉冲的驱动下，经过水银继电器输出高压高频脉冲，满足局部放电检测校准要求。使用LDO与DC/DC芯片组合的供电方式，使得电源纹波噪声降到一个极低值。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构框架示意图。

图2为本实用新型一实施例的高压发生模块的电路原理图。

图3为本实用新型一实施例的驱动脉冲模块和高频脉冲输出模块的电路原理图。

图4为本实用新型一实施例的电源模块其中一部分（输出12V）的电路原理图。

图5为本实用新型一实施例的电源模块另一部分（输出5V）的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

实施例：

如图1所示，一种特高频电磁波法校准信号发生模块，包括高压发生模块、驱动脉冲模块、高频脉冲输出模块和电源模块；所述高压发生模块采用0至±1200 VDC max.1W高精度超小型光电倍增管高压模块电源，通过外接电位器或外控电压，连续对输出高压进行线性调节；所述的驱动脉冲模块主要由FPGA芯片和双通道高速功率MOSFET驱动器组成；所述高频脉冲输出模块采用水银继电器，在驱动脉冲的控制下，将高电平电压输出为高压高频脉冲。在电源模块供电下，该特高频电磁波法校准信号发生模块采用高精度小型光电倍增管高压模块电源产生高压，在FPGA控制脉冲的驱动下，经过水银继电器输出高压高频脉冲。

为了更加清楚地理解本实施例的技术方案，以下结合附图2-5对本实施例作进一步说明：

本实施例的高压发生模块：12V电压作为输入电压，5V电压为控制电压，输出0～200V的直流电压，引入到高频输出模块前端，同时输出到采集通道，作为高压监测用。具体电路设计如图2所示，包括高精度超小型光电倍增管高压模块电源U31、磁珠FB15、电解电容EC93、电容C131、C132、C187；其中，U31的引脚1为高压输出端，接入驱动脉冲模块，引脚2、4接地，引脚3串联磁珠FB15后接12V输入电压，引脚6接5V控制电压，引脚5、7空置；电解电容EC93和电容C187并联后一端接地，另一端接U31的引脚3；电容C131和电容C132并联后一端接地，另一端接U31的引脚6。

如图3所示，在驱动脉冲模块中，所述的FPGA芯片的引脚6接12V输入电压，引脚7、5分别接入双通道高速功率MOSFET驱动器，双通道高速功率MOSFET驱动器的输出引脚接高频脉冲输出模块。从FPGA输出2路高达300M的触发脉冲，经高速功率MOSFET驱动，输出1.5A驱动能力的驱动脉冲；水银继电器在驱动脉冲的作用下，连续开通关断，从而输出300M的高压脉冲，经BNC头输出进入检测设备中。

本实施例的电源模块分为两个部分并采用锂电池使用DC/DC与LDO的稳压方式进行供电；其中第一部分采用的电源芯片为电压输入范围为2.7V～12V、输出电压范围为4.5V～12.6V的TPS61088RHLR，具备10A开关电流的能力，为所述高压发生模块、驱动脉冲模块提供12V输入电压；第二部分采用的电源芯片为电压输入范围为1.8V～5.5V、输出电压范围为1.2V～5.5V的TPS63000DRC，效率高达96%，为所述高压发生模块提供5V控制电压。

提供12V输入电压的电源部分的电路设计如图4所示，主要由电源芯片U33（TPS61088RHLR）、互感器L48、线圈L49、电解电容EC95、EC96、EC97、EC98、电容C194、C195、C196、C197、C198、C199、C200、电阻R150、R151、R152、R153、R154、R155组成；电源芯片U33的引脚4、5、6、7相接后接互感器L48的一端，互感器L48的另一端穿过线圈L49后接外部输入电压，引脚3串联电阻R150后接互感器L48的一端，引脚9、2相接后穿过线圈L49后接外部输入电压，引脚1串联电容C195后接地，引脚21、20、23、24、25、26均接地，引脚11、12空置，引脚13串联电阻R155后接地，引脚10串联电容C196后接地，引脚19串联电阻R151后接地，引脚17串联电阻R154后接地，引脚14、15、16输出12V电压，引脚8和引脚4之间串联电容C199；电阻R152与电容C197串联后与电容C200并联，并联后一端接电源芯片U33的引脚18，另一端接地；电容C198、电解电容EC96、EC97、EC98并联后一端接地，另一端接电源芯片U33的引脚14；电解电容EC95与电容C194并联后一端接地，另一端穿过线圈L49后接外部输入电压。

提供5V控制电压的电源部分的电路设计如图5所示，主要由电源芯片U12（TPS63000DRC）、电感L27、电阻R77、R78、R79、电容C82、C83、C84、电解电容EC74、EC83组成；电源芯片U12的引脚5接外部输入电压，引脚6、7、8相接并串联电容C83后接地，引脚10串联电阻R79后接地，引脚1输出5V控制电压，引脚2和引脚4之间串联电感L27，其他引脚接地；电阻R77一端接输入电压，另一端接电源芯片U12的引脚6、7、8；电容C82和电解电容EC83并联后一端接地，另一端接输入电压；电阻R78一端接电源芯片U12的引脚1，另一端接电源芯片U12的引脚10；电容C84和电解电容EC74并联后一端接地，另一端接电源芯片U12的引脚1。

以上实例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实例对本实用新型进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者同等替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种特高频电磁波法校准信号发生模块，其特征在于：包括高压发生模块、驱动脉冲模块、高频脉冲输出模块和电源模块；所述高压发生模块采用0至±1200 VDC max.1W高精度超小型光电倍增管高压模块电源，通过外接电位器或外控电压，连续对输出高压进行线性调节；所述的驱动脉冲模块主要由FPGA芯片和双通道高速功率MOSFET驱动器组成；所述高频脉冲输出模块采用水银继电器，在驱动脉冲的控制下，将高电平电压输出为高压高频脉冲；在电源模块供电下，高压发生模块产生高压，在驱动脉冲模块的驱动下，经过高频脉冲输出模块输出高压高频脉冲。

2.根据权利要求1所述的特高频电磁波法校准信号发生模块，其特征在于：所述的电源模块分为两个部分并采用锂电池使用DC/DC与LDO的稳压方式进行供电；其中第一部分采用的电源芯片为电压输入范围为2.7V～12V、输出电压范围为4.5V～12.6V的TPS61088RHLR，为所述高压发生模块、驱动脉冲模块提供12V输入电压；第二部分采用的电源芯片为电压输入范围为1.8V～5.5V、输出电压范围为1.2V～5.5V的TPS63000DRC，为所述高压发生模块提供5V控制电压。