文档介绍：【摘要】
脉冲技术在电力系统高压绝缘监测、激光技术、微波技术和电磁兼容性等试验方面得到了广泛的应用,如固体绝缘空间电荷分布的测试装置、超宽带(UWB)无线电通讯技术、电火花加工表面粗糙度检测和除尘技术等。目前,产生这种纳秒级高压脉冲的方法有两种:第一,利用波传输的原理,这种方法能得到的脉冲波形电路简单,易于实现,但波形的对称性有待提高;第二,通过控制火化间隙放电得到窄脉冲,利用这种方法制成的脉冲源,其脉冲的频率不易调节,脉冲波形不稳定。
在本文中,研制的便携式纳秒级高压脉冲发生器中,以RLC振荡电路替换RC充电电路,通过控制MOSFET的导通和关断,使振荡回路中的电感上产生高压脉冲。所制成的是一种高压窄脉冲发生器,具有输出脉冲宽度在20ns~100ns可调,输出电压幅值在500~1000 V可调,且具体积小、重量轻、脉冲频率可调等优点。
关键词:高压窄脉冲;RLC振荡;纳秒级;NEC555
目录
1 引言 3
2 脉冲发生器的种类和各自的优缺点 5
高压脉冲发生器 5
高压脉冲发生工作原理 5
高压脉冲形成电路 5
高压脉冲发生器的优缺点 6
毫微秒脉冲发生器 6
毫微秒脉冲发生器的原理 7
毫微秒脉冲发生器的优缺点 8
基于单片机的高压脉冲发生器 8
基于单片机的高压脉冲发生器原理 9
基于单片机的高压脉冲发生器的优缺点 10
超短脉冲发生器 10
超短脉冲发生器原理 10
超短脉冲发生器的原理 12
超短脉冲发生器的优缺点 13
直接耦合式高压脉冲电源 13
直接耦合式高压脉冲电源原理 14
直接耦合式高压脉冲电源优缺点 15
利用MOSFET 产生纳秒级窄脉冲(半导体器件为开关) 15
3 集成555定时器的介绍 17
555定时器的电路结构与工作原理 17
555定时器内部结构简化图 18
分压器: 18
比较器 18
基本RS触发器 19
放电器与输出缓冲器 19
集成555定时器的引脚介绍 20
集成555定时器构成的多谐振荡器 21
多谐振荡器电路的构成 21
振荡频率的估算 22
多谐振荡器的功能及应用 23
4 纳秒级高电压脉冲发生器的主电路设计及试验结果 24
高压脉冲装置的组成 24
直流稳压电源部分 24
高压脉冲成形电路 25
产生的脉冲形状及分析以及对此发生器的评价 27
开关电路的设计与试验 28
开关驱动电路设计 32
开关驱动电路 32
主回路电路设计 33
电路的仿真分析 34
电路参数的确定及实测结果 35
电路参数对波形影响的分析 35
实验结果及分析 37
结论 37
5 总结 38
致谢 39
参考文献 40
附录 41
1 引言
最近几年,随着科学技术的发展,人们研制出了新的测试技术,以迎接业界新标准快速发展所带来的挑战,例如各种信号发生器,半导体和通信技术,脉冲测试技术在许多领域中得到了广泛应用。
比如高压脉冲发生器在实际生活中被得以广泛的应用。在静电除尘方面,脉冲供电技术是静电除尘中一种先进的供电方式;在通信领域,被用于超宽带UWB无线通信技术;还用于测量空间电荷的分布;在食品灭菌领域,高压脉冲电场杀菌是一种全新的非热处理杀菌方法;以及在医疗领域,可利用体外高电压脉冲放电产生震波来粉碎人体内的结石;当然,高压脉冲发生器也可应用于一些储能设备中高压脉冲放电开关的触发,引爆高压火花隙***等场所。
毫微秒脉冲发生器在电子能谱测量的飞行时间(TOF)技术中有着重要的应用。基于单片机的高压脉冲发生器,在产生脉冲宽度、脉冲个数、脉冲电压强度均需要调节的高压脉冲电场中有着广泛应用。而对于超高分辨率雷达、扩频通信技术以及其它许多需要宽带辐射的应用来说,超短脉冲发生器是十分重要的,从某种程度上来讲,超短脉冲的形成技术已成为许多宽带应用中的核心技术。
在静电除尘中脉冲供电等技术是一种先进的供电方式,而开关元件是脉冲装置的关键部件。高压脉冲电源种类有多种,按高压脉冲电源的实现的方法其可分为机械开关式,高压固态开关式,和Marx网络(Marx发生器)等。其中高压固态开关式,和Marx网络可实现纳秒级的窄脉冲和很高的脉冲频率。
集成555定时器是一种应用极为