频率和宽度可变的高压电子开关制造技术

本实用新型专利技术涉及一种频率和宽度可变的高压电子开关，其特征在于，包括电源模块、输入控制信号处理电路、开关开启驱动电路、开关断开驱动电路、高压开关模块，由电源模块为输入控制信号处理电路、开关开启驱动电路、开关断开驱动电路提供工作电压，输入控制信号处理电路的输入端接收控制器送过来的控制信号Vi，输入控制信号处理电路的输出端分别驱动开关开启驱动电路及开关断开驱动电路。本实用新型专利技术提供电子开关可以应用在需要产生高电压快速脉冲的电路中，例如：衰减振荡波发生器、高压脉冲波发生器等。本实用新型专利技术拥有纳秒级的上升沿时间，能输出较大的脉冲电流。与传统开关相比，有速率快、输出阻抗低、寿命长、驱动简单、功耗低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于EMC脉冲发生器的开关模块，例如用于满足国际标准IEC61000-4-18的阻尼振荡波发生器或满足国际标准IEC61000-4-12的振铃波发生器。
技术介绍
EMC检测与测量技术中，在设备和系统进行阻尼振荡波的干扰下，对设备的性能进行评估，来衡量设备和系统对振荡波的抗干扰性能。脉冲发生器利用的是电路中开关的闭合或断开的瞬间产生干扰脉冲，目前应用的开关多采用的是机械式的开关，如接触器、真空水银开关等，在频率和宽度上都不是很好地调节。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种高频率、宽度可调的高压电子开关来替代之前的机械式的开关，使得振荡波发生器的性能得到很好地提高。为了达到上述目的，本技术的技术方案是提供了一种频率和宽度可变的高压电子开关，其特征在于，包括电源模块、输入控制信号处理电路、开关开启驱动电路、开关断开驱动电路、高压开关模块，由电源模块为输入控制信号处理电路、开关开启驱动电路、开关断开驱动电路提供工作电压，输入控制信号处理电路的输入端接收控制器送过来的控制信号Vi，输入控制信号处理电路的输出端分别驱动开关开启驱动电路及开关断开驱动电路，由开关开启驱动电路驱动高压开关模块开启，开启时间到后，高压开关模块经由开关断开驱动电路释放能量从而断开，其中：所述输入控制信号处理电路包括与非门一，与非门一的一个输入端经由电阻R1连接控制信号Vi，与非门一的另一个输入端经由电阻R2接地，与非门一的输出端连接与非门二的两个输入端，与非门二的输出端经由电容C1及电阻R3接地，与非门三的两个输入端接入电容C1与电阻R3之间，与非门三的输出端连接与非门四的两个输入端，与非门四的输出端形成驱动信号Vo。优选地，所述高压开关模块包括由多个高压MOSFET管先串联再并联后形成的组合式结构及设置于组合式结构栅极的储能电路；所述开关开启驱动电路通过变压器耦合的方式将所述输入控制信号处理电路输出的驱动信号耦合到组合式结构的栅极，使组合式结构导通；所述启动开关断开驱动电路通过变压器耦合的方式将所述输入控制信号处理电路输出的驱动信号耦合到组合式结构的栅极，使组合式结构截止，组合式结构栅极的能量通过所述启动开关断开驱动电路迅速释放掉。本技术提供电子开关可以应用在需要产生高电压快速脉冲的电路中，例如：衰减振荡波发生器、高压脉冲波发生器等。本技术拥有纳秒级的上升沿时间，能输出较大的脉冲电流。与传统开关相比，有速率快、输出阻抗低、寿命长、驱动简单、功耗低等优点，具体为：1、触发控制电压为3～5.5V，能够很好地与低压控制电路电平兼容；2、输出脉冲宽度可变，且范围宽，从500ns～500us之间任意变化；3、输出脉冲的上升沿时间短，优化后可达到纳秒级；4、输出端与输入端的电气绝缘性能超过10kV，能够很好地实现高压侧与输入控制端的隔离。5、工作电压能达到4kV。附图说明图1为本技术提供的一种频率和宽度可变的高压电子开关的电路模块示意图；图2为本技术中的输入控制信号处理电路的电路图；图3为本技术提供的电子开关的应用电路图。具体实施方式为使本技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。如图1所示，本技术提供的一种频率和宽度可变的高压电子开关内部有以下功能模块：电源模块、输入控制信号处理电路、开启开关的驱动电路，断开开关的驱动电路、高压开关模块。以下对各个模块分别予以说明。电源模块，本技术提供的电子开关的控制电路采用直流5V供电，电子开关内部的驱动电路则采用30V和350V的直流电压供电，因此电源模块需要将直流5V转换成30V和350V，所以电源模块中包含振荡电路、功率管、变压器、PWM调制电路等。如图2所示，输入控制信号处理电路包括与非门一U1，与非门一U1的一个输入端经由电阻R1连接控制信号Vi，与非门一U1的另一个输入端经由电阻R2接地，与非门一U1的输出端连接与非门二U2的两个输入端，与非门二U2的输出端经由电容C1及电阻R3接地，与非门三U3的两个输入端接入电容C1与电阻R3之间，与非门三U3的输出端连接与非门四U4的两个输入端，与非门四U4的输出端形成驱动信号Vo从单片机或其他类型的控制器送过来的控制信号Vi首先经过施密特输入型的与非门一U1及与非门二U2进行滤波整形，滤除干扰信号。然后对开关的控制信号进行宽度的调整，通过电阻R3和电容C1的充放电，通过RC电路的时间常数和与非门三U3、与非门四U4的施密特触发器型的输入门限电压值，来限制控制脉冲的宽度，以保证控制信号有足够的脉冲宽度送到驱动电路，并通过限制控制脉冲的宽度来限制开关的开启时间。因为过大的开启时间会导致高压MOSFET管功耗的增加，超出管子允许的最大功率而损坏。通过控制信号处理电路和开关驱动电路，来实现开关频率和开关宽度的调节。高压开关模块，由于单一MOSFET管的漏极和源极的工作电压很难达到几千伏，就是能达到价格也是非常之贵。本技术的高压开关模块通过高压MOSFET管的串联来实现高工作电压的要求。然后为了实现通大电流的能力，对MOSFET管再进行并联组合，最终该高压开关模块能够实现高耐压大电流的目的。开关开启驱动电路，通过变压器耦合的方式将开启信号耦合到高压MOSFET管组的栅极，在栅极设置有储能电路，用于维持MOSFET的持续导通。开关断开驱动电路，同样采用变压器耦合的方式，当开启时间到了预期的时间，启动开关断开驱动电路，将MOSFET管栅极的能量迅速释放掉，达到断开开关的目的。如图3所示，为本技术提供的一种高压电子开关的应用图，本技术的开关具有7个控制引脚，其中：1脚为触发信号输入，应用时需要接入对地电阻，如100欧姆；2脚为电源地及信号地；3脚为5V直流电源输入，此引脚需要接退耦电容器，如100uF的电解电容器等；5脚为30V的退耦输出，推荐接50V/100uF电解电容器；7脚为350V的退耦输出，推荐接450V/10uF电解电容器。在图3中，当C2＝4nF，L1＝6.3uH时，阻尼振荡波发生器的振荡频率＝1MHZ，当C2＝40nF，L1＝63uH时，阻尼振荡波发生器的振荡频率＝100MHZ。虽然本技术已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本技术，任何本领域技术人员，在不脱离本技术的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本技术的保护范围当以权利要求书所界定的为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率和宽度可变的高压电子开关，其特征在于，包括电源模块、输入控制信号处理电路、开关开启驱动电路、开关断开驱动电路、高压开关模块，由电源模块为输入控制信号处理电路、开关开启驱动电路、开关断开驱动电路提供工作电压，输入控制信号处理电路的输入端接收控制器送过来的控制信号Vi，输入控制信号处理电路的输出端分别驱动开关开启驱动电路及开关断开驱动电路，由开关开启驱动电路驱动高压开关模块开启，开启时间到后，高压开关模块经由开关断开驱动电路释放能量从而断开，其中：所述输入控制信号处理电路包括与非门一(U1)，与非门一(U1)的一个输入端经由电阻R1连接控制信号Vi，与非门一(U1)的另一个输入端经由电阻R2接地，与非门一(U1)的输出端连接与非门二(U2)的两个输入端，与非门二(U2)的输出端经由电容C1及电阻R3接地，与非门三(U3)的两个输入端接入电容C1与电阻R3之间，与非门三(U3)的输出端连接与非门四(U4)的两个输入端，与非门四(U4)的输出端形成驱动信号Vo。

【技术特征摘要】
1.一种频率和宽度可变的高压电子开关，其特征在于，包括电源模块、输入控制信号处理电路、开关开启驱动电路、开关断开驱动电路、高压开关模块，由电源模块为输入控制信号处理电路、开关开启驱动电路、开关断开驱动电路提供工作电压，输入控制信号处理电路的输入端接收控制器送过来的控制信号Vi，输入控制信号处理电路的输出端分别驱动开关开启驱动电路及开关断开驱动电路，由开关开启驱动电路驱动高压开关模块开启，开启时间到后，高压开关模块经由开关断开驱动电路释放能量从而断开，其中：所述输入控制信号处理电路包括与非门一(U1)，与非门一(U1)的一个输入端经由电阻R1连接控制信号Vi，与非门一(U1)的另一个输入端经由电阻R2接地，与非门一(U1)的输出端连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁永增，荆锋，史贝娜，魏波，徐江，孙苗，
申请(专利权)人：上海三基电子工业有限公司，上海电器科学研究所集团有限公司，上海电器科学研究院，
类型：新型
国别省市：上海;31