高压脉冲发生器装置及1kV～20kV高压脉冲幅度校准装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高压脉冲发生器装置及1kV～20kV高压脉冲幅度校准装置，包括高压脉冲成形电路，高压脉冲成形电路包括至少两级结构相同并依次连接的Marx升压电路；Marx升压电路设置有截尾回路；高压脉冲成形电路连接有相应的高隔离光触发驱动电路；还包括主控和触发电路，主控和触发电路设置有微控制器，微控制器连接有光触发输出模块，微控制器输出PWM信号给相应的光触发输出模块，光触发输出模块输出光触发信号给相应的高隔离光触发驱动电路；高压脉冲成形电路的信号输出端连接有内部测量单元。本实用新型专利技术用于产生标准高准确度的矩形波高压脉冲，可用于高压探头的校准比对，或者用于其他脉冲幅度准确度要求较高的场合。合。合。

【技术实现步骤摘要】
高压脉冲发生器装置及1kV～20kV高压脉冲幅度校准装置


[0001]本技术涉及电子设备
，特别是涉及一种高压脉冲发生器装置及1kV～20kV高压脉冲幅度校准装置。

技术介绍

[0002]高压脉冲发生器一般指可输出脉冲幅度1kV以上的一类特殊的脉冲信号发生器，一般用于脉冲功率、电磁兼容试验、半导体测试等领域，如典型的脉冲功率科学研究领域包含了大量的高电压、大电流、高功率短脉冲的产生及测量。高压脉冲幅度校准装置作为一种特定的高压脉冲发生器，可产生高准确度脉冲幅度量值的高压脉冲，可用于高压探头的校准或者其他对脉冲幅度准确度要求较高的场合。
[0003]高压脉冲信号包括脉冲幅度、上升时间、下降时间、脉冲宽度等多个波形特征参数，除脉冲幅度外其他参数的测量及校准方法较为明确。脉冲幅度作为高压脉冲信号最重要的波形特征，直接表征了脉冲功率中瞬态信号的量值准确性和一致性，其准确测量及量值溯源仍具有一定难度，也一直是脉冲参数计量、高压计量的重要研究内容。目前高压脉冲的测量一般采用高压探头、示波器组合测量的方法实现仪器的计量校准，但高压探头的测量误差限一般约为
±
3％。高压脉冲的产生一般由高压脉冲发生器等源设备产生，如典型的雷电冲击发生器一般可产生最高300kV，误差限
±
1％的标准雷电波(1.2μs/50μs)。
[0004]计量校准中一般采用高一级(量传比4:1)源校准测量系统，或用高一级测量系统校准源。目前高压探头的校准一般仅给出了高压直流/工频下的增益准确度，低压下的频率相应及阶跃信号时域响应，未直接进行高压脉冲下的测试及校准。目前国内外除标准的冲击高压校准源外，仍缺乏该类可有效输出矩形波、双指数波等的标准波形脉冲的高压脉冲源，虽然国内外进行了很多高压脉冲源的设计及研究，但一般均关注其功率输出或后级物理效应。
[0005]高压脉冲校准源为一种特殊的高压脉冲信号发生器，根据不同的波形特征，不同的上升时间、脉冲幅度、脉冲宽度范围可采用多种不同的技术方式。针对脉冲幅度1kV～20kV，上升时间＜100ns，脉宽1us～100us的高压脉冲，目前相关专利及公开资料中，一般采用Marx结构、高压开关模块或变压器等方式产生。
[0006]目前传统技术中要么波形标准、准确度高但脉冲幅度较低(一般不超过3kV)，要么脉冲幅度可达到20kV及以上，但输出波形不标准，输出重复性差。
[0007]因此，现有技术的缺陷是，缺少一种高压脉冲发生器装置，用于产生标准高准确度的矩形波高压脉冲。

技术实现思路

[0008]有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本技术的目的是提供一种高压脉冲发生器装置，用于产生标准高准确度的矩形波高压脉冲，可用于高压探头的校准比对，或者用于其他脉冲幅度准确度要求较高的场合。
[0009]为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种高压脉冲发生器装置，其关键在于，包括高压脉冲成形电路，高压脉冲成形电路包括至少两级结构相同并依次连接的Marx升压电路；第一级Marx升压电路包括电阻R1、电容C1、场效应管MOSFET1，场效应管MOSFET1内部含体二极管，电阻R1的一端作为第一级Marx升压电路的正输入端连结高压直流电源的DC
‑
IN端，高压直流电源的GND端接地，电阻R1的另一端连接电容C1的一端，电容C1的另一端作为第一级Marx升压电路的负输入端接地，电阻R1的另一端还连接场效应管MOSFET1的D极，场效应管MOSFET1的S极经截尾回路接地，截尾回路包括电阻R7和场效应管MOSFET7；场效应管MOSFET7内部含体二极管，电阻R7的一端连接场效应管MOSFET1的S极，电阻R7的另一端连接场效应管MOSFET7的D极，场效应管MOSFET7的S极接地，场效应管MOSFET1的G极和场效应管MOSFET7的G极分别连接有相应的高隔离光触发驱动电路；
[0010]电阻R1的另一端作为第一级Marx升压电路的正输出端连接第二级Marx结构升压电路的正输入端，电阻R7的一端作为第一级Marx升压电路的负输出端连接第二级Marx升压电路的负输入端，以此类推；
[0011]最后一级Marx升压电路作为末级，其负输出端作为高压脉冲成形电路的信号输出端。
[0012]其中，电阻R1是充电限流电阻，电阻R7是放电限流电阻。
[0013]体二极管也就是续流二极管。
[0014]对于只有两级的Marx升压电路来说，第二级Marx升压电路作为末级，其正输出端由于不需要连接下一级的Marx升压电路，因此，不需要将其电压信号引出。以此类推，如果有6级Marx升压电路，第6级Marx升压电路作为末级，其负输出端作为高压脉冲成形电路的信号输出端，其正输出端由于不需要连接下一级的Marx升压电路，不需要引出。
[0015]通过高隔离光触发驱动电路给Marx升压电路中的场效应管发送通断控制信号，首先控制高压直流电源给各级Marx升压电路中的电容充电，然后控制相应的场效应管保持相应的脉冲宽度时间实现高压脉冲输出，最后再通过高隔离光触发驱动电路向Marx升压电路中相应的场效应管发送放电控制信号，各级Marx升压电路中的电容经截尾回路放电，高压脉冲输出完毕。
[0016]所述高压直流电源为100V～4kV可调输入直流电源。
[0017]通过100V～4kV可调输入直流电源可以调节输出高压脉冲信号的脉冲幅度。
[0018]所述高压脉冲成形电路的信号输出端经负载电阻R13接地。这里的负载电阻R13起到输出高压脉冲信号负载的作用。
[0019]场效应管MOSFET1的G极和场效应管MOSFET7的G极连接的高隔离光触发驱动电路的电路结构相同，所述高隔离光触发驱动电路包括驱动电源模块、光信号接收器FC1以及MOSFET驱动芯片U3，驱动电源模块包括高隔离度DC/DC模块，高隔离度DC/DC模块的两个输入端连接24V直流电源；高隔离度DC/DC模块的两个输出端连接电源转换模块U1的两个输入端，电源转换模块U1的
‑
V0端连接MOSFET驱动芯片U3的GND端，电源转换模块U1的+V0端连接MOSFET驱动芯片U3的V
CC
端，光信号接收器FC1的接收二极管用于获取光触发信号，光信号接收器FC1的输出端连接MOSFET驱动芯片U3的IN端，光信号接收器FC1的输出端还经电阻R2连接其VCC端；MOSFET驱动芯片U3的OUT端连接场效应管MOSFET1的G极，电源转换模块U1的0V端连接场效应管MOSFET1的S极。
[0020]其中，高隔离度DC/DC模块获取24V直流电源的信号并隔离输出24V直流电压，电源转换模块U1获取24V直流电压通过
‑
V0端输出
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4V直流电压给MOSFET驱动芯片U3的GND端，通过+V0端输出20V直流电压给MOSFET驱动芯片U3的V
CC
端，给MOSFET驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压脉冲发生器装置，其特征在于，包括高压脉冲成形电路，高压脉冲成形电路包括至少两级结构相同并依次连接的Marx升压电路；第一级Marx升压电路包括电阻R1、电容C1、场效应管MOSFET1，场效应管MOSFET1内部含体二极管，电阻R1的一端作为第一级Marx升压电路的正输入端连结高压直流电源的DC
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IN端，高压直流电源的GND端接地，电阻R1的另一端连接电容C1的一端，电容C1的另一端作为第一级Marx升压电路的负输入端接地，电阻R1的另一端还连接场效应管MOSFET1的D极，场效应管MOSFET1的S极经截尾回路接地，截尾回路包括电阻R7和场效应管MOSFET7；场效应管MOSFET7内部含体二极管，电阻R7的一端连接场效应管MOSFET1的S极，电阻R7的另一端连接场效应管MOSFET7的D极，场效应管MOSFET7的S极接地，场效应管MOSFET1的G极和场效应管MOSFET7的G极分别连接有相应的高隔离光触发驱动电路；电阻R1的另一端作为第一级Marx升压电路的正输出端连接第二级Marx结构升压电路的正输入端，电阻R7的一端作为第一级Marx升压电路的负输出端连接第二级Marx升压电路的负输入端，以此类推；最后一级Marx升压电路的负输出端作为高压脉冲成形电路的信号输出端。2.根据权利要求1所述的高压脉冲发生器装置，其特征在于：所述高压直流电源为100V～4kV可调输入直流电源。3.根据权利要求1所述的高压脉冲发生器装置，其特征在于：所述高压脉冲成形电路的信号输出端经负载电阻R13接地。4.根据权利要求1所述的高压脉冲发生器装置，其特征在于：场效应管MOSFET1的G极和场效应管MOSFET7的G极连接的高隔离光触发驱动电路的电路结构相同，所述高隔离光触发驱动电路包括驱动电源模块、光信号接收器FC1以及MOSFET驱动芯片U3，驱动电源模块包括高隔离度DC/DC模块，高隔离度DC/DC模块的两个输入端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙国浩，徐云武，胡远首，何鹏，郭晓东，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院计量测试中心，
类型：新型
国别省市：