一種浪涌電壓發生器制造技術

本發明專利技術公開了一種浪涌電壓發生器，無需高性能的工業控制計算機和高壓變壓放大器，即可生成浪涌電壓，降低實現復雜度，并節約成本。該浪涌電壓發生器包括直流電源、控制器、脈沖群發生器、直流偏置電路和輸出電路。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電子
，尤其涉及一種浪涌電壓發生器。
技術介紹
目前，常用的浪涌電壓產生裝置的結構如附圖1所示，其中，工業控制計算機用于 產生脈沖的數字信息，該數據信息經過數字/模擬(D/A)轉換產生低壓的脈沖，然后再經過 高壓放大器及高壓開關繼電控制放大由D/A產生的低壓脈沖，形成高壓浪涌電壓后輸出。現有浪涌電壓需要使用高性能的工業控制計算機和高壓變壓放大器，產生過程中 進行調試比較麻煩，且成本較高，不適合小型企業的測試需求。
技術實現思路
本專利技術提供一種浪涌電壓發生器，無需高性能的工業控制計算機和高壓變壓放大 器，即可生成浪涌電壓，降低了實現的復雜度，節約了成本。本專利技術實施例提供的具體技術方案如下一種浪涌電壓發生器，包括直流電源，分別與脈沖群發生器、直流偏置電路相連接，為所述脈沖群發生器和直 流偏置電路提供直流電源；控制器，與脈沖群發生器相連接，為所述脈沖群發生器提供脈沖寬度調制PWM控 制信號；脈沖群發生器，包括至少一個電感元件，所述脈沖群發生器分別與直流電源、控制 器相連接，通過所述PWM控制信號控制所述電感元件的充放電過程，在所述電感元件的兩 端產生尖峰脈沖電壓，并輸出至輸出電路；直流偏置電路，輸入端與所述直流電源相連接，輸出端與輸出電路相連接，為所述 脈沖群發生器輸出至輸出電路的尖峰脈沖電壓提供直流偏置電壓；輸出電路，分別與所述脈沖群發生器、直流偏置電路的輸出端相連接，為所述尖峰 脈沖電壓增加直流偏置電壓形成浪涌電壓后輸出。基于上述技術方案，本專利技術實施例中，通過控制器提供的PWM控制信號控制脈沖 群發生器包含的電感元件的充放電過程，利用電感特性，在電感的兩端產生尖峰脈沖電壓， 在添加直流偏置后生成浪涌脈沖，從而避免使用高性能的工業控制計算機和高壓變壓放大 器，節約了成本，降低了實現復雜度。附圖說明圖1為現有技術中浪涌電壓產生裝置的結構示意圖2為本專利技術實施例中浪涌電壓發生器的結構示意圖3為本專利技術第一實施例中浪涌電壓發生器的電路結構示意圖4為本專利技術第一實施例中PWM控制信號波形示意圖5為本專利技術第一實施例中產生的浪涌電壓波形示意圖6為本專利技術第二實施例中浪涌電壓發生器的結構示意圖7為本專利技術第二實施例中初級DC-DC電路結構示意圖8為本專利技術第二實施例中負壓DC-DC電路結構示意圖9A為本專利技術第二實施例中第一 PWM控制信號波形示意圖9B為本專利技術第二實施例中第二 PWM控制信號波形示意圖1OA為第一 PWM控制信號對應的正尖峰脈沖電壓的波形示意圖1OB為與第二 PWM控制信號對應的負尖峰脈沖電壓波形示意圖11為本專利技術第二實施例中直流偏置電路結構示意圖12為本專利技術第二實施例中浪涌電壓發生器的電路結構示意圖。具體實施方式為了避免使用高性能的工業控制計算機和高壓變壓放大器，即可生成浪涌電壓， 降低實現復雜度，節約成本，本專利技術提供了一種浪涌電壓發生器，主要包括直流電源、控制 器、脈沖群發生器、直流偏置電路和輸出電路。下面結合附圖對本專利技術優選的實施方式進行詳細說明。如附圖2所示，本專利技術實施例中，浪涌電壓發生器主要包括直流電源20、控制器 21、脈沖群發生器22、直流偏置電路23和輸出電路24，其中，直流電源20，分別與脈沖群發生器22、直流偏置電路23相連接，為脈沖群發生器 22和直流偏置電路23提供直流電源；控制器21，與脈沖群發生器22相連接，為脈沖群發生器22提供脈沖寬度調制 (Pulse Width Modulation, PWM)控制信號；脈沖群發生器21，包括至少一個電感元件，脈沖群發生器21分別與直流電源20、 控制器21相連接，通過控制器21提供的PWM控制信號控制電感元件的充放電過程，在該電 感元件的兩端產生尖峰脈沖電壓，并輸出至輸出電路24 ；直流偏置電路23，輸入端與直流電源20相連接，輸出端與輸出電路24相連接，為 脈沖群發生器21輸出至輸出電路的尖峰脈沖電壓提供直流偏置電壓；輸出電路24，分別與脈沖群發生器21、直流偏置電路23的輸出端相連接，為尖峰 脈沖電壓增加直流偏置電壓形成浪涌電壓后輸出。在第一實施例中，如附圖3所不，脈沖群發生器21包括一個電感兀件301、第一電 阻302、第一二極管303、第一晶體管304、第二電阻305和第三電阻306，電感元件301的一 端連接直流電源20，另一端分別連接第一電阻302和第一二極管303的正極，第一電阻302 的另一端與第一晶體管304的漏極相連，第一晶體管304的源極接地，柵極經第二電阻305 與控制器21的輸出端相連，第一二極管303的負極經第三電阻306接地，其中，第一二極管 303的負極為尖峰脈沖電壓的輸出端。其中，直流偏置電路23包含第二二極管307，該第二二極管307的正極連接直流電 源20的輸出端，負極連接第一二極管303的負極，即尖峰脈沖電壓的輸出端。尖峰脈沖電 壓和直流偏置電壓相互疊加形成浪涌電壓。本實施例中，電感元件301為16毫亨，第一電阻302為10歐姆，第二電阻305為100K歐姆，第三電阻306為680歐姆，第一晶體管304為N型金屬氧化物半導體(NMOS)。例如，第一晶體管304為IRF530，第一二極管303為IN5819，第二二極管307為IN4148。其中，如附圖4所示，控制器21提供的PWM控制信號在一個周期內，低電平持續時間為2毫秒，高電平持續時間為300微秒。例如，控制器可以采用單片機產生PWM控制信號。 實際應用中，也可以采用其他處理器產生PWM控制信號，此處僅為舉例，并不用于限制本專利技術，對于其他產生PWM控制信號的方法，本專利技術也將其包括在內。其中，如附圖5所示，PWM控制信號的高電平為5伏時，輸出的浪涌電壓的電壓幅度為+37伏 +50伏，時間寬度為50微秒。其中，采用PWM控制信號控制第一晶體管的導通和截止，利用電感元件的瞬間電壓突變產生尖峰脈沖電壓。在PWM控制信號為高電平時， 第一晶體管導通，電感元件、第一電阻、第一晶體管形成通路后，第一晶體管的導通電阻很小，形成較大的電流(如2安)為電感兀件充電；在PWM控制信號為低電平時,第一晶體管 304截止，電感元件放電并產生電壓突變，形成尖峰脈沖電壓，該尖峰脈沖電壓幅度仏用公式⑴表示為TT j diU^=L-dt ( I )L表示電感元件的電感值，di表示dt時間段內的電流變化量，直流電源經過第二二極管307輸出直流偏置電壓，為尖峰脈沖電壓增加直流偏置電壓后形成浪涌電壓。第二實施例中，如附圖6所示，脈沖群發生器22包括初級DC-DC電路601和負壓 DC-DC電路602，其中， 初級DC-DC電路601中分別與直流電源20、控制器21相連接，通過控制器21提供的第一 PWM控制信號控制初級DC-DC電路601包含的第一電感兀件的充放電過程,在第一電感元件的兩端產生正尖峰脈沖電壓，并輸出至負壓DC-DC電路602 ；負壓DC-DC電路602分別與初級DC-DC電路601的輸出端、控制器21相連接，通過控制器21提供的第二 PWM控制信號控制負壓DC-DC電路602包含的第二電感元件的充放電過程，在第二電感元件的兩端產生負尖峰脈沖電壓，并輸出至輸出電路24。如附圖7所示，初級DC-DC電路601包括第一電感元件701、第四電阻702、第三二本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種浪涌電壓發生器，其特征在于，包括：直流電源，分別與脈沖群發生器、直流偏置電路相連接，為所述脈沖群發生器和直流偏置電路提供直流電源；控制器，與所述脈沖群發生器相連接，為所述脈沖群發生器提供脈沖寬度調制PWM控制信號；脈沖群發生器，包括至少一個電感元件，所述脈沖群發生器分別與直流電源、控制器相連接，通過所述PWM控制信號控制所述電感元件的充放電過程，在所述電感元件的兩端產生尖峰脈沖電壓，并輸出至輸出電路；直流偏置電路，輸入端與所述直流電源相連接，輸出端與輸出電路相連接，為所述脈沖群發生器輸出至輸出電路的尖峰脈沖電壓提供直流偏置電壓；輸出電路，分別與所述脈沖群發生器、直流偏置電路的輸出端相連接，為所述尖峰脈沖電壓增加直流偏置電壓形成浪涌電壓后輸出。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李克偉，王起，伍濤雄，
申請(專利權)人：炬力集成電路設計有限公司，
類型：發明
國別省市：