一种直流高压放电模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种直流高压放电模块，连接在直流高压端与低压端之间；包括N级放电控制层，所述N为正整数；所述N级放电控制层与放电负载形成串联支路，连接在所述直流高压端与低压端之间；在每一级放电控制层中均包含有一路N沟道MOS管，所述MOS管的栅极接收开关控制信号，漏极和源极分别与放电控制层的电流输入端和电流输出端对应连接；在所述MOS管的漏极与栅极之间跨接有用于对施加到MOS管的电压进行限幅的稳压管；在所述MOS管的栅极与源极之间跨接有电阻。本实用新型专利技术的直流高压放电模块采用MOS管作为开关元件，开关无次数限制，使用更耐久；无打火现象，工作更安全；无延时要求，动作更迅速。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于放电电路
，具体地说，是涉及一种对直流高压进行快速 泄放的放电模块。
技术介绍
目前，对于直流耐压测试仪、绝缘电阻测试仪、冲击绝缘测试仪、高压/脉冲高压 测试仪等测试装置，其在工作过程中会产生直流高压或者脉冲高压，一般会从数百伏到数 千伏，甚至更高。比如直流耐压测试仪，其产生的直流高压往往会高达6000V。在测试结 束后，包含被测体在内的整个系统上的残余高压需要很长时间才能下降到安全电压(比如 30V,有些被测件要求低于IV)。整个放电过程的时间从数秒到数十秒，甚至更长，既不安全， 也耗费时间。因此，把测试系统中的残余高压快速(数毫秒到数十毫秒之间)放电到安全 电压是非常必要的。目前的放电技术均采用基于机械式开关连接纯阻性负载的方式进行设计，比如通 过高压继电器连接放电电阻，在放电时，控制高压继电器的活动触点吸合，进而通过放电电 阻对整个系统中的残余高压进行放电，使其下降到安全电压值上。传统的放电技术主要存 在以下三方面缺陷(1)有次数限制。机械式开关不带载时的动作次数在数千万次，比如对于某些10 千伏高压继电器，在通断5V/10mA条件下标称次数为5千万次；而当该高压继电器在带载 时，比如将系统中产生的直流高压通过该高压继电器与放电模块接通时，其动作次数会降 低到数十万次。因此，将其应用于测试装置中，会对测试装置的使用寿命造成影响。(2)有打火现象。在接通高压的瞬间，机械式开关在动作时有段时间处于不稳定状 态，即无法避免的弹跳现象(多次接通/断开)，由此会加重打火现象的发生。(3)有延时要求。机械式开关的动作时间从数毫秒到数十毫秒不等，对于高速测试 装置而言，由于测试本身可能就是毫秒级的，因此，机械式开关的动作延时会明显降低测试 效率，甚至会对测试结果造成影响。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于电子式开关的直流高压放电模块，以改善放 电模块的工作性能。为了解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案予以实现一种直流高压放电模块，连接在直流高压端与低压端之间；包括N级放电控制层， 所述N为正整数；所述N级放电控制层与放电负载形成串联支路，连接在所述直流高压端与 低压端之间；在每一级放电控制层中均包含有一路N沟道MOS管，所述MOS管的栅极接收开 关控制信号，漏极和源极分别与放电控制层的电流输入端和电流输出端对应连接；在所述 MOS管的漏极与栅极之间跨接有用于对施加到MOS管的电压进行限幅的稳压管；在所述MOS 管的栅极与源极之间跨接有电阻。进一步的，所述稳压管的稳压值为M伏，所述MOS管的额定耐压值大于等于M伏， 且N*M不小于通过所述直流高压端所要求输出的直流高压幅值的下限值。为了满足高速测试要求，所述MOS管优选采用通断时间为微秒级的高压快速MOS 管进行电路设计。为了保证电流的正确流向，所述稳压管的阴极连接MOS管的漏极，稳压管的阳极 连接一开关二级管的阳极，所述开关二极管的阴极连接所述MOS管的栅极。进一步的，所述MOS管的栅极连接另一开关二极管的阴极，并通过该开关二极管 的阳极接收所述的开关控制信号。其中，所述开关二极管优选其额定耐压值大于M伏的高压二极管。又进一步的，所述放电负载一端连接直流高压端，另一端通过N级串联的放电控 制层连接所述的低压端。其中，所述低压端可以接地。再进一步的，所述放电负载的耐压值应不小于N*M。更进一步的，在所述放电负载中包含有P个串联的放电电阻，且每一个放电电阻 的耐压值不小于通过所述直流高压端输出的直流高压幅值与P的比值。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果是本技术的直流高压放电 模块采用MOS管作为开关元件，控制放电过程的进行，相比传统采用机械式开关设计的放 电模块来说，一方面开关无次数限制，使用更耐久；另一方面直流高压接通瞬间无打火现 象，工作更安全；此外，开关动作迅速，无延时要求，可以很好地满足高速测试的要求。附图说明图1是本技术所提出的直流高压放电模块的一种实施例的电路原理图。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细地说明。实施例一，本实施例的直流高压放电模块主要由放电负载和N级放电控制层组 成，所述N为正整数，可以根据实际系统需要设置1级、2级或者更多级。放电负载与N级 放电控制层连接形成串联支路，并连接在直流高压端HV与低压端LV之间，如图1所示。作 为一种优选的连接方式，本实施例将放电负载R7的一端连接到直流高压端HV上，另一端通 过N级串联的放电控制层连接到低压端LV上。即，将所述N级放电控制层逐级串联后，其 电流输入端通过放电负载R7连接直流高压端HV，电流输出端连接低压端LV。所述直流高 压端HV和低压端LV可以是升压模块的直流高压输出端，升压模块通过直流高压端HV输出 直流高压或者脉冲高压，其低压端可以直接接地。每一级放电控制层的控制端均接收由处 理器输出的开关控制信号SW，并在开关控制信号SW被置为有效状态时，控制各级放电控制 层中的电子式开关导通，将系统中的残留电荷通过放电负载对地迅速泄放，从而使系统中 的直流高压快速地下降到安全电压，完成放电过程。为了解决传统基于机械式开关设计的放电电路所存在的种种缺陷，本实施例在设 计各级放电控制层时均采用电子式开关进行电路设计，以高压MOS管作为电子式开关为例 进行说明。如图1所示，在每一级放电控制层中均设置一路N沟道MOS管，比如Tl T6，以MOS管T6所在的一级放电控制层为例对各级放电控制层的具体组建结构进行说明。在放电 控制层中，MOS管T6的漏极连接其所在一级放电控制层的电流输入端，MOS管T6的源极连 接该级放电控制层的电流输出端，MOS管T6的栅极连接该级放电控制层的控制端，接收用 于控制MOS管T6导通或者截止的开关控制信号SW。为了对施加到MOS管T6的电压进行限 制，以避免直流高压对MOS管造成损坏，本实施例在MOS管T6的漏极与栅极之间进一步跨 接有一稳压管Z6。将所述稳压管Z6的阴极连接到MOS管T6的漏极上，稳压管Z6的阳极可 以直接连接或者进一步通过一颗开关二极管Dll连接到MOS管T6的栅极上，通过所述开关 二极管Dll可以保证开关控制信号SW的电平不会通过稳压管Z6作用到MOS管T6的漏极 上，以确保信号的正确流向。在所述MOS管T6的栅极与源极之间还并联有电阻R6，栅极通 过另一开关二极管D5连接外部的处理器，接收处理器发出的开关控制信号SW。具体来讲， 开关二极管D5的阴极连接MOS管T6的栅极，开关二极管D5的阳极连接外部处理器。在处 理器与MOS管T6的栅极之间连接开关二极管D5的目的，一方面是为了保证开关控制信号 SW可以正常地传输至MOS管T6的栅极上；另一方面是为了阻止系统中的直流高压通过稳 压管Z6和开关二极管Dll施加到外部处理器上，造成处理器的损坏。在对放电控制层进行设计时，需要针对系统中直流高压的幅值以及放电模块的尺 寸要求，来选择合适的放电控制层级数N以及各级中元器件的参数。具体来讲，若选择稳压 值为M伏的稳压管，为了确保MOS管的安全，则应选择额定耐压值大于等于M伏的MOS管，优 选额定耐压值略高于M伏的MOS管，且N*M应不小于通过直流高压端HV所要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种直流高压放电模块，连接在直流高压端与低压端之间；其特征在于：包括Ｎ级放电控制层，所述Ｎ为正整数；所述Ｎ级放电控制层与放电负载形成串联支路，连接在所述直流高压端与低压端之间；在每一级放电控制层中均包含有一路Ｎ沟道ＭＯＳ管，所述ＭＯＳ管的栅极接收开关控制信号，漏极和源极分别与放电控制层的电流输入端和电流输出端对应连接；在所述ＭＯＳ管的漏极与栅极之间跨接有用于对施加到ＭＯＳ管的电压进行限幅的稳压管；在所述ＭＯＳ管的栅极与源极之间跨接有电阻。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王岩崧，李高峰，
申请(专利权)人：青岛艾诺智能仪器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：95